RAL支所

英国ラザフォードアップトン研究所に建設した理研RALミュオン施設では、素粒子ミュオンの特異な性質を応用した多彩な研究が展開されています。ミュオンはパイオンの崩壊で生成されます。パイオンは1935年に湯川秀樹博士がその存在を理論的に予言し、ミュオンは1937年に仁科芳雄博士により宇宙線の中に観測されました。ミュオンは電子の仲間で、その寿命は2.2μ秒、その質量は陽子の1/9または電子の207倍です。ミュオンは生まれながらにして一方向に揃ったスピンをもつので、物質中に止めてそのスピンの時間的変化を観測すると局所場の大きさややその揺らぎの測定ができます（ミュオンスピン緩和法：μSR法）。この方法を用いて高温超伝導体や分子性物質等の様々な物質の物性研究を行っています。さらに、μSR法を表面や界面の磁性研究に応用するために、超低エネルギー正ミュオンビーム発生研究も進行中です。負ミュオンはD2-T2混合系に静止するとd-t 核融合反応を連鎖的に繰り返します。この「ミュオン触媒核融合」現象の基礎研究を進めています。

研究テーマ

• ミュオンスピン緩和法（μSR法）を用いた物質科学
• 超低エネルギーミュオンビーム発生と表面科学への応用
• ミュオン触媒d-t核融合
• ミュオン実験装置の技術開発

主要論文

1. M. Iwasaki and K. Ishida,:
   "Development of new muon source for muon g-2 measurement and muon magnetic Microscope"
   Journal of Physics: Conference Series 225, 012005 (2010)
2. D. Tomono, T. M. Kojima, K. Ishida, T. Ikeda, Y. Iwai, M. Tokuda, Y. Kanazawa, Y. Matsuda, T. Matsuzaki, M. Iwasaki, and Y. Yamazaki,:
   "Focusing Effect of MeV Muon Beam with a Tapered Capillary Method"
   J. Phys. Soc. Jpn. 80, 044501 (2011)
3. O. A. Louchev, P. Bakule, N. Saito, S. Wada, K. Yokoyama, K. Ishida, and M. Iwasaki,:
   "Mechanism and computational model for Lyman-α-radiation generation by high-intensity-laser four-wave mixing in Kr-Ar gas"
   Physical Review A 84, 033842 (2011)
4. T. Lancaster, F.L. Pratt, S.J. Blundell, A.J. Steele, P.J. Baker, J.D. Wright, I. Watanabe, R.S. Fishman, and J.S. Miller,:
   "Local Magnetism in the Molecule-Based Metamagnet [Ru₂(O₂CMe)₄]₃[Cr(CN)₆] Probed with Implanted Muons"
   Phys. Rev. B 84, 092405-1-4 (2011)
5. Y. Tanabe, T. Adachi, K. Suzuki, Y. Koike, T. Kawamata1, Risdiana, T. Suzuki1, and I. Watanabe,:
   "Similarity between Ni- and Zn-Impurity Effects on the Superconductivity and Cu-spin Correlation in La-214 High-T_c Cuprates: Review Based on the Hole Trapping by Ni"
   Phys. Rev. B 83, 144521-1-6 (2011)
6. T. Suzuki, M. Yamada, Y. Ishii, I. Watanabe, T. Goto, H. Tanaka, and K. Kubo,:
   "Change in Magnetic Ground States in Nonmagnetic-Impurity-Doped Spin-Gap Systems TlCu₁-_xMg_xCl₃ Proved by Muon Spin Relaxation"
   Phys. Rev. B 83, 174436-1-5 (2011)
7. F.L. Pratt, P.J. Baker, S.J. Blundell, T. Lancaster, S. Ohira-Kawamura, C. Baines, Y. Shimizu, K. Kanoda, and I. Watanabe,:
   "Magnetic-Field-Induced Quantum-Phase-Transition in the Spin-Liquid Phase of a Frustrated Magnet"
   Nature 471, 612-616 (2011)
8. K. Ohishi, Y. Ishii, K. Miyazawa, H. Fukazawa, I. Watanabe, Y. Kohori, P. M. Shirage, H. Kito, A. Iyo, and H. Eisaki,:
   "Fast Spin Fluctuation Viewed by Muon Spin Relaxation in Optimally Doped and Overdoped Iron-Based Oxypnictide Superconductors LaFeAsO₁-_xF_x"
   J. Soc. Phys. Jpn. 80, 024703-1-5 (2011)
9. J. Sugiyama, H. Nozaki, M. Harada, K. Kamazawa, O. Ofer, M. Mansson, J. H. Brewer, E. J. Ansaldo, K. H. Chow, Y. Ikedo, Y. Miyake, K. Ohishi, I. Watanabe, G. Kobayashi, and R. Kanno,:
   "Magnetic and diffusive nature of LiFePO₄ investigated by muon spin rotation and relaxation"
   Phys. Rev. B 84, 054430/1-9 (2011)
10. F. L. Pratt, P. J. Baker, S. J. Blundell, T. Lancaster, S. Ohira-Kawamura, C. Baines, Y. Shimizu, K. Kanoda, I. Watanabe and G. Saito,:
    "Magnetic and non-magnetic phases of a quantum spin liquid "
    Nature 471, 612 (2011)