偏光を制御した可干渉性ガンマ線パルスの生成

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K13723
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 瀬戸 誠 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (40243109)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 可干渉ガンマ線 / メスバウアー効果 / 偏光制御

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、磁場等を利用した超微細相互作用により、原子核準位を分裂させたガンマ線源から偏光を制御したガンマ線を生成する。そして、この偏光ガンマ線を、オングストロームオーダーのピエゾ位置制御を行った同種の共鳴原子核を含んだ共鳴透過体を透過させることにより、透過ガンマ線の偏光、寿命（遅延時間）、波形（幅）の制御およびコヒーレントパルス列生成といった先進的なガンマ線の生成に関する実験研究を行うことを目的とする。
これまでに高速MCS（マルチチャンネルスケーラー）システムと放射線同位体線源を用いた時間分解メスバウアースペクトル測定系の構築を行った。これは、放射性原子核が第2励起状態から第1励起状態に遷移する際のガンマ線をトリガーとして、その後に第1励起状態から基底状態へ遷移する際に放出されるガンマ線に対して、ピエゾ制御系あるいはトランスデューサーを用いた高精度制御による変調を実現するものである。これにより、先進的なガンマ線生成が可能となることから本研究にとって重要なものとなっている。
また、偏光制御などのための多層膜ガンマ線源についても研究用原子炉による中性子照射および電子線型加速器による電子線照射により、核種を選択して生成が可能であることを実証することができた。これによりCo-57以外にも最適な核種を選択可能となった。また、Co-57線源への外部磁場印加による円偏光成分の生成についても確認を行い、メスバウアー測定が可能であることを検証している。さらに、時間分解メスバウアースペクトル測定のこれらのピエゾ制御系などの外部摂動に対する応答を測定可能とする新しい測定システムの開発に成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、時間分解メスバウアースペクトル測定のこれらのピエゾ制御系などの外部摂動に対する応答を測定可能とする新しい測定システムの開発を行った。このシステムでは、外部摂動パラメーター、ガンマ線の時間情報・エネルギー情報を全て記録することが出来るもので、外部摂動パラメーターに対する応答（スペクトル）を測定後に再構築できるというものである。この測定システムについての論文を作成し、現在投稿中である。

Strategy for Future Research Activity

新たに開発した時間分解メスバウアースペクトル測定系、偏光制御ガンマ線源、高精度ピエゾ制御系を用いて、共鳴透過体を正弦関数などの波形での振動をさせることにより、振動の周波数およびその高調波成分に起因する多成分パルス列の生成や偏光、寿命、および波形の制御に関する研究を行う。これらについては、長寿命ガンマ線源を用いても実施するが、今年度の研究用原子炉運転開始後に中性子照射により生成した線源を用いても実施することを予定している。

Causes of Carryover

当初の想定よりも中性子照射放射化によるガンマ線生成が有効であり最適化した同位体および測定系構築により更なる精密測定が可能となる事が分かった。しかしながら、新規制基準対応のため停止していた研究用原子炉の再開が当初の想定時期よりも遅れたことから、次年度のマシンタイムで研究用原子炉による中性子照射を行うこととし、それに合わせて同位体試料調製と測定系構築を実施することとした。