2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of positronium-xenon interaction in the ultra-low energy region for solving 'Xe puzzle'
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16K17771
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
澁谷 憲悟 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20415425)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ポジトロニウム / 陽電子 / 原子散乱 / スピン軌道相互作用 / ラムザウアー・タウンゼント効果 / 散乱断面積 / 散乱長 / スピン転換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キセノンガス中で測定された熱化近傍のポジトロニウムの消滅率を、80 meV以下の超低エネルギー領域におけるポジトロニウム－キセノン衝突の全断面積および微分散乱断面積へと換算する方法を確立した。この方法は、衝突に際してスピン－軌道相互作用により生じるポジトロニウムの三重項－一重項スピン転換反応が角運動量のないｓ波散乱では禁制であることを利用して、ｓ波の散乱パラメータである散乱長や有効到達距離だけでなく、ｐ波やｄ波の散乱パラメータを決定することを可能にするものである。
この方法により、ポジトロニウム－キセノン衝突における散乱長の実験値を、ボーア半径を単位として2.06±0.10と見積もった。散乱長の符号が正で、絶対値が余り大きくないことは、キセノンがポジトロンに対して引力ポテンシャルとして作用することを意味し、より具体的には、電子間の交換相互作用による斥力をファンデルワールス力が部分的に打ち消してはいるが、散乱長が負に（あるいはポテンシャルが引力に）転じるほどファンデルワールス力は強くないことを意味する。
また、従来よりポジトロニウム－キセノン衝突においてラムザウアー・タウンゼント効果（量子論的な効果により特定のエネルギーのポジトロニウムがキセノンを素通りする現象）を生じるかどうかは、理論・実験の両面から興味深い研究対象となっているが、今回の解析結果を1.0 eVまで外挿すると、ｓ波散乱断面積に極小は存在するものの、その極小がｐ波散乱やｄ波散乱の陰に隠れてしまい観測されないとの予想を得た。
以上の成果は2018年5月米国物理学会の雑誌（フィジカル・レビュー・A）に掲載された。また、この論文の内容について2019年7月に2つの国際学会から招待講演を受けており、低速陽電子・ポジトロニウム物理の第10回国際会議（セルビア）、および光子電子原子衝突の第31回国際会議（フランス）にて、それぞれ発表を行う。
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