Determination of scattering parameters in positronium-helium collisions
| Project/Area Number |
21K03416
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
齋藤 晴雄 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60235059)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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| 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、昨年に引き続き、統計精度を上げるためにカウント数を増やすための実験と
解析の最適化を行っている。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。また、光電子増倍管の波形を最適化するために、帯域フィルターをテストした。これらの測定に対して、解析の最適化を行ったが、完成には至らなかった。
Ps-He衝突の運動量移行断面積として仮の値(12.3±1.3)×10^(-16)cm^(2)が得られた。系統誤差について更に検討を進めている。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
