2018 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of the ion stopping power of hydrogen atoms using a high resolution spectrometer for x-ray astronomy
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16K17686
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
近藤 康太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 主任研究員(定常) (80582593)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 原子物理 / 量子ビーム / パルスパワー / 阻止能 / 衝撃波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気的に中性な水素原子から構成される星間雲HI領域から観測されるMeV級の宇宙線に関して，観測結果を高精度で検証するためには，よく知られた水素分子中の阻止能とは異なり，従来考慮されていなかった解離効果を伴う中性水素原子中における粒子線の阻止能を実験的に計測する必要がある．本研究では大容量でよく定義された解離中性水素原子標的の形成が可能な電磁衝撃波管を開発するとともに，それによって形成された解離水素原子標的と粒子ビームを相互作用させ，そのエネルギー変化量を高分解能検出器によって計測することを目指す．
パルスで形成される中性水素原子標的に粒子ビームを照射させるためには，高精度な解離標的の位置情報が必要不可欠である．プローブレーザーを衝撃波管の横方向から照射し，衝撃波の密度変化に伴う屈折によるレーザーの光量変化を計測することで，標的位置を特定する手法を開発していた．しかし，これまで電磁衝撃波管は衝撃波生成とともに非常に大きな電磁ノイズを伴うため，その計測上の問題を抱えていた．電磁ノイズ遮蔽を施し，衝撃波管から十分に距離をとった位置でプローブレーザーの計測を行うことでその問題を回避し，解離標的の位置計測に成功した．
また，MeV級の粒子ビームを発生させる手法の一つである高強度レーザー駆動重イオン加速法の粒子ビーム加速効率の高度化について検討を行った．
粒子ビームと相互作用させるためには，解離中性水素原子標的の実効的な大きさを十分取る必要がある．限られた入力エネルギーではその達成が困難であり，抜本的な衝撃波管形状の変更を検討し，その基礎実験を行った．実験結果から，実効的に十分な大きさをもつ解離標的を得るための条件が確立された．
最終的に解離した中性水素原子標的と粒子ビームとの相互作用実験にまでは至らなかったが，相互作用実験に必要な見通しを得ることができた．
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