ポジトロニウム生成用陽電子蓄積装置の開発研究

• Project/Area Number: 12874030
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 竹下 徹 信州大学, 理学部, 助教授 (70154995)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2000: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 陽電子 / ポジトロニウム / 素粒子物理

Research Abstract

素粒子物理学において未だ理論(量子電礎気学)と実験の間に隔たりのある陽電子電子の束縛状態であるポジトロニウムの寿命の問題に立ち向かうために陽電子を蓄積する駐置を開発する事を試みた。本研究の最終目標は、陽電子と電子の束縛状態であるポジトロニウムを周りの物質の影響のない真空中で生成する事により、その寿命を小さな系統誤差で測定することである。そのために測定実験を遂行するための陽電子蓄積装置の開発と寿命測定の予備実験を行った。
種々の調査研究からエネルギーの異なる放射線源からの陽電子のエネルギーや方向をそろえるためにモジュレーションというテクニックを利用することが最も本研究のために有利であることが判った。しかしこのために利用できる陽電子数は著しく減少した。またそのエネルギーはオーダー1eVとなることが判った。この条件で蓄積装置の設計をシミュレーションにより最適化することを試みた。このため蓄積装置の磁場形状は理論的考案から想定される磁場をまず作り、この中でポジトロンを走らせるシミュレーションを行った。次にこの最適磁場を実現する電礎石の組み合わせを作り上げた。これを用いて再度シミュレーションを再構成し、ポジトロンの軌道解析を行った。一方ポジトロニウムができたあとその崩壊粒子である光子(0.5MeV)2個あるいは3個の同時測定に向けて準備研究を行った。これは既存の放射線源(陽電子源Naナトリウムからの対消減光子を利用、またベータ線源(電子)の場合Srストロンチウムを利用する)から放出される光子あるいは電子のエネルギー分布を測定し調べた。現在この実験結果情報とシミュレーションによる期待されるエネルギー分布の比較検討を行い、最終的な装置の最適化を図っている。