世界最高輝度X線を用いた真空の構造の研究

• Project Area: Particles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC
• Project/Area Number: 26104701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 難波 俊雄 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (40376702)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2015: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2014: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
• Keywords: 素粒子実験 / 量子電磁力学 / 真空の構造 / X線光学

Outline of Annual Research Achievements

本年度は実験のフェーズ 2として、実験装置の高感度化を行い、そのセットアップを用いてX線自由電子レーザー施設(SACLA)で光子・光子散乱の測定を行った。
昨年度までの経験をもとに、X線を分岐、交差させるシリコンのラウエ散乱結晶や、ビームを単色化するチャンネルカット結晶、X線を検出するためのゲルマニウム半導体検出器などを最適化した。SACLAのビームタイム(2015/11/11から11/14の2.5日)にビームラインでの調整と測定を行った。10.985keVのX線を利用し、結晶や検出器等の調整が順調にできたため、測定時間は計34時間とることができた。また、ビームタイム内に、別途、ワイヤースキャンを行い、ビームサイズ(縦134±7μm、横0.977±0.028μm)も実測した。SACLA自身のX線ビーム強度が昨年よりも強くなっていることもあり、昨年度と比べて2桁以上の高い感度で探索することができた。取得したデータを解析し、SACLAのX線と同じタイミング(0.4μs以内)でシグナルが予想されるエネルギーの領域(17.6から20.4keV)を調べたところ、検出されたイベントは全データ通じて0イベントであった。このことから、重心系エネルギー6.46keVにおいて、光子・光子散乱の散乱断面積の上限値1.9×10e-27平方メートル (信頼レベル95%)が得られた。これは、今までX線領域で最も厳しい制限であったわれわれの昨年度の結果を、約200倍向上したものである。
この結果について、研究会、物理学会で既に発表を行い、現在、学術雑誌に投稿するための論文を執筆中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] X線自由電子レーザーを用いて真空を探る (2015)
  • Author(s): 山崎高幸、山道智博、稲田聡明
  • Journal Title: 高エネルギーニュース Volume: 34 Pages: 97-104
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Search for Photon-Photon Elastic Scattering in the X-ray Region (2014)
  • Author(s): T. Inada, T. Yamaji, S. Adachi, T. Namba, S. Asai, T. Kobayashi, K. Tamasaku, Y. Tanaka, Y. Inubushi, K. Sawada, M. Yabashi, T. Ishikawa
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 732 Pages: 356-359
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.03.054
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] SPring-8/SACLAにおける光子光子散乱の探索 (2016)
  • Author(s): 山道智博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] X線を用いた光子・光子散乱 ー光で探る真空ー (2015)
  • Author(s): 難波俊雄
  • Organizer: 新学術領域研究会 テラスケール2015
  • Place of Presentation: 東京工業大学 (東京都・目黒区)
  • Year and Date: 2015-12-22
• [Presentation] 光を使って真空・時空を探る (2015)
  • Author(s): 浅井祥仁
  • Organizer: 量子エレクトロニクス研究会「極限技術の科学と技術」
  • Place of Presentation: 東京大学山中寮 (山梨県・山中湖村)
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 光を使って真空を探る (2015)
  • Author(s): 難波俊雄
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学 (東京都・新宿区)
  • Year and Date: 2015-03-22
• [Presentation] SPring-8/SACLAにおける光子光子散乱の探索 (2015)
  • Author(s): 山道智博
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学 (東京都・新宿区)
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] Search for photon-photon scattering using the xFEL; Applications to the Particle physics (2015)
  • Author(s): 浅井祥仁
  • Organizer: 6th Ringberg Meeting on Science with FELs
  • Place of Presentation: ゲッティンゲン (ドイツ)
  • Year and Date: 2015-02-25
  • Invited
• [Presentation] X線を用いた光子・光子散乱 ー光で探る真空ー (2014)
  • Author(s): 難波俊雄
  • Organizer: 新学術領域研究会 テラスケール2014
  • Place of Presentation: 大阪大学 (大阪府・豊中市)
  • Year and Date: 2014-11-29
• [Presentation] SPring-8/SACLAにおける光子光子散乱の探索 (2014)
  • Author(s): 山道智博
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学 (佐賀県・佐賀市)
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Remarks] Tabletop Experiments
  • URL: http://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.jp
• [Remarks] Tabletop Experiments
  • URL: http://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/