中性子ボルテックスビーム生成法の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K13411
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 卓郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (70370400)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 中性子ビーム / 粒子線 / 量子ビーム / 陽子ビーム / 軌道角運動量 / 波動関数 / ボルテックス（位相特異点） / 中性子回折

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、波動関数 (位相) の制御による軌道角運動量をもつ中性子ボルテックスビームの生成を試みることを目的に研究を遂行している。平成27年度の主な成果は、以下の通りである。
１．軌道角運動量をもつ中性子ボルテックスビーム生成用の回折格子の設計およびシミュレーションを含む詳細な理論的検討を行った。
２．設計に基づき、実際に原子力研究機構の陽子マイクロビームを用いて回折格子の作製を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度、主に2つの課題に取り組んだ。そのうち、１）の中性子ボルテックスビーム生成用の回折格子の設計シミュレーションについては目標通り達成することができた。これは今後の研究遂行に大変大きな一歩である。一方、２）陽子マイクロビームを用いて回折格子作製を試みているが、中性子回折実験が実施できるまでの完成度の高い回折格子はできていない。陽子マイクロビームを使うためマシンタイムが少なく、繰り返し実験が十分にできないことも一因であるが、チャレンジングな課題は当初の全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

世界で初めてとなる中性子ボルテックスビームの生成を目指していたが、米国グループにより位相板を使う方法ではあるが先を越された（Clark et al., Nature, 2015）。今後は、陽子マイクロビームを用いた回折格子の完成を目指し開発研究を加速させる。さらに、陽子マイクロビームによる回折格子作製以外の中性子ボルテックスビーム生成方法も検討し実施する。また作製した回折格子に対して中性子回折実験を行う。

Causes of Carryover

未使用額が生じた理由は、「特殊回折格子」の作製が完成しておらず、それに伴い「中性子ビーム用検出器部品」の購入、執行が遅れている事によるものである。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の請求額と合わせての執行計画は以下のとおりである。
「中性子ビーム用検出器部品」に係る器材の購入を予定している。また、原子力機構、J-PARKでの実験、打ち合わせのための旅費での使用を予定している。