Photon-photon scattering experiment using XFEL

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K17629
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 高幸 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任研究員 (40632360)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 素粒子実験 / X線

Outline of Annual Research Achievements

SACLAのX線自由電子レーザー（XFEL）とLaue型ビームスプリッターを用いて行った光子・光子散乱実験のデータの詳細な解析を行い、論文にまとめた。結果はPhysics Letters B誌に掲載された（Phys. Lett. B 763 (2016) 454-457)。
また、X線自由電子レーザーを用いた光子・光子散乱実験について詳細に検討した結果、XFELと波長800nmの高強度レーザーを衝突させることで従来の手法に比べて大幅に光子・光子散乱シグナルを増加させることができるとわかった。しかし、このセットアップでは、Laue型ビームスプリッターを用いた手法とは異なり、ビーム同士の空間的・時間的な交差が保証されない。これを解決すべく、実際にXFELと高強度レーザーを用いて衝突手法に関する研究を行った。新たにXFELとレーザーとの衝突光学系を開発し、10μm程度の集光サイズでの衝突手法を確立した。
このセットアップにおいては、光子・光子散乱シグナルはほぼXFELビームと同じ方向で数10μrad程度大きな角度発散を持って放出される。XFELビームがバックグラウンド事象となるため、X線スリットを複数枚用いてシグナルとXFELビームを分離するセットアップをデザインし、実際にSPring-8の高フラックスビームラインおよびSACLAのXFELを用いてテスト実験を行った。未だバックグラウンド抑制率はXFELビームの光子数の1/10000しかなく不十分であるが、バックグラウンド源に関する理解を深めた。

Research Products

• [Journal Article] An experiment of X-ray photon-photon elastic scattering with a Laue-case beam collider (2016)
  • Author(s): T. Yamaji, T. Inada, T. Yamazaki, T. Namba, S. Asai, T. Kobayashi, K. Tamasaku, Y. Tanaka, Y. Inubushi, K. Sawada, M. Yabashi, and T. Ishikawa
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 763 Pages: 454～457
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.11.003
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] X線自由電子レーザー施設SACLA における高強度レーザーを用いた 真空回折の探索Ⅰ (2017)
  • Author(s): 山崎高幸、清野結大、稲田聡明、難波俊雄、浅井祥仁、籔内俊毅、富樫格、犬伏雄一、大和田成起、玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] X線自由電子レーザー施設SACLA における高強度レーザーを用いた 真空回折の探索Ⅱ (2017)
  • Author(s): 清野結大、山崎高幸、稲田聡明、難波俊雄、浅井祥仁、籔内俊毅、富樫格、犬伏雄一、大和田成起、玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] Search for Vacuum Diffraction Using X-ray Free Electron Laser SACLA (2017)
  • Author(s): Y. Seino, T. Yamazaki, T. Inada, T. Namba, S. Asai, T. Yabuuchi, T. Togashi, Y. Inubushi, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa
  • Organizer: 9th International workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2017-01-10
• [Presentation] SPring-8/SACLA における光子光子散乱の探索 (2016)
  • Author(s): 山道智博、稲田聡明、山崎高幸、難波俊雄、浅井祥仁、小林富雄、玉作賢治、田中義人、犬伏雄一、澤田桂、矢橋牧名、石川哲也、高橋忠幸、渡辺伸、佐藤悟朗
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学(宮崎県宮崎市)
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] X線自由電子レーザー施設SACLAでの真空回折の探索Ⅰ (2016)
  • Author(s): 稲田聡明、清野結大、山崎高幸、難波俊雄、浅井祥仁、籔内俊毅、富樫格、犬伏雄一、大和田成起、玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学(宮崎県宮崎市)
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] X線自由電子レーザー施設SACLAでの真空回折の探索Ⅱ (2016)
  • Author(s): 清野結大、山崎高幸、稲田聡明、難波俊雄、浅井祥仁、籔内俊毅、富樫格、犬伏雄一、大和田成起、玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学(宮崎県宮崎市)
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] X線自由電子レーザー施設SACLAにおける真空複屈折の探索 (2016)
  • Author(s): 山崎高幸、清野結大、稲田聡明、難波俊雄、浅井祥仁、籔内俊毅、富樫格、犬伏雄一、大和田成起、玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学(宮崎県宮崎市)
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Remarks] Tabletop Experiments
  • URL: http://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/Tabletop_experiments/Home.html