Determination of scattering parameters in positronium-helium collisions
| Project/Area Number |
21K03416
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
齋藤 晴雄 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60235059)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澁谷 憲悟 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20415425)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
|
|---|
| Keywords | 陽電子 / ポジトロニウム / 原子散乱 / 運動量移行断面積 / スピン軌道相互作用 / 計数率 / デジタイザ / 逆ラプラス変換 / 原子衝突 / スピン転換反応 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
医療や工学の幅広い分野で、EGSやGEANT4のような放射線輸送コードが広く用いられている。しかし、低エネルギー領域のシミュレーションは精度が低いため、エネルギーに閾値を設けて計算を打ち切るのが一般的である。低エネルギー領域の相互作用を理解する上で、PsとHeの相互作用は理論と実験の両面からアプローチ可能な一つの極限として好適である。そこで我々は、Ps-He衝突のパラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を精度よく決定して理論計算のベンチマークを確立し、提唱されている数々の理論モデルから、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ポジトロニウム（Ps）は陽電子と電子からなる純レプトン系の水素様原子であり、最も軽い元素（原子番号0）と見做せることから、量子電磁気学や量子化学計算のベンチマークに用いられる。本研究の目的は、Ps-He散乱における衝突パラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を実験的に有効数字2桁以上の精度で明らかにし、提唱されている理論計算のうち、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定することである。
実験においては、研究代表者らが既に実施したPs-Xeの測定系を改良し、Ps-Xe-Heの三元系の測定を行う。Ps-He散乱の研究にXeを介在させるのは、Ps-Xe散乱におけるPsのスピン転換反応の特性（S波散乱では禁制遷移となること）を利用して、Psの運動エネルギーを推定するためである。つまり、Xeは温度計として機能する。
当該年度は大学院生の修士論文執筆のための実験を主に行った。実験ではBaF2シンチレーターとLaBr(Ce)シンチレーターを用い、Ps-Xe-He系におけるポジトロニウム消滅の時間エネルギー相関二次元データを取得した。ポジトロニウムの生存時間はNa-22の核ガンマ線線と消滅ガンマ線の時間差から、エネルギーはLaBr(Ce)シンチレーターの出力から得られる。
長時間の実験を行い、カウント数を増やしてデータを蓄積し、データを詳細に解析した。その中でいくつかの問題点と最適化の必要性が浮上した。装置の設定と解析方法の見直しを行うのに時間を要したが、修士論文は無事に完成し、大学院生は修士号を取得した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
データを詳細に解析する中で、最適化の必要性が浮上し、装置の設定と解析方法の見直しを行うのに時間を要した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き装置の最適化とデータ解析の最適化を行い、Ps-He散乱における衝突パラメータの決定と不確かさの評価を行う。
|
Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
