2018 Fiscal Year Annual Research Report
Developments and Applications of Vortex Synchrotron Radiation
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17H01075
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
加藤 政博 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 教授 (30185871)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 放射光 / アンジュレータ / シンクロトロン / 電子ビーム / 角運動量 / 偏光 / 真空紫外線 / 紫外線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
円偏光に対応するスピン角運動量以外に軌道角運動量を運ぶ光が存在する。我々は光渦と呼ばれるこの特異な光が放射光の技術により紫外・真空紫外領域で発生できることを実証し、またそのメカニズムを世界に先駆けて解明した。本研究では、渦放射光ビーム同士の合成によるベクトル放射光ビームの発生など、広い意味での渦放射光ビームの発生技術の高度化とその特性評価を世界に先駆けて進め、これと並行して、その利用へ向けて、集光・分光など未開拓の渦放射光ビーム輸送技術の開発を進める。これらの技術を用いて、幅広い分野の研究者と協力し、紫外・真空紫外光領域の渦放射光ビームと物質系との相互作用という未踏の研究領域の開拓に挑戦している。
平成30年度は、渦放射光の研究で世界的にも抜きんでた競争力を有する分子科学研究所のシンクロトロン光源UVSORと光源開発専用ビームラインBL1Uを活用し、偏光が光軸のまわりで変化する偏光渦をシンクロトロン光源において作り出すことに世界に先駆けて成功し、これを論文発表し、プレスリリースも行った。渦放射光の位相特異点の分裂などの観測を進め、これを理論的に説明できる見通しを得、この実証を次年度に試みる予定である。渦放射光の特性を損なわない輸送技術については、回折格子通過後の渦性の検証の実験を進め、渦性が保存されていることを示すデータを得たが、使用した回折格子の表面状態が悪く、次年度にこれを更新し再度実験を実施する予定である。さらに、光学の専門家との議論により、新たな渦放射光生成法が見いだされ、実証実験に向けて準備を進めている。
偏光渦の原子分子との相互作用を観測する実験に着手し、その過程で2台のアンジュレータからの光の原子分子物理学への応用に関して興味深い知見が得られ、論文投稿の準備を進めている。物質系との相互作用に関しては、最終年度に向けて実験を加速する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
放射光ベクトルビームの生成に世界で初めて成功するなど光源開発面では当初計画した研究内容は順調に進んでいる。一方で、利用への展開にはやや遅れがある。これは当初は予想しなかった複数のアンジュレータからの光の新奇な利用法を見出し、この検証に実験時間を大きく割いたためである。その結果、極めて注目すべき成果があがりつつある。総合的にはおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
光源開発研究は順調に進んでおり、世界的にもこの研究を進めるに最適な研究環境が整備されていることから、引き続き先駆的な実験に取り組み、成果については積極的な論文発表を進めていく。光学の専門家との交流を進め、理論面、計測面で共同研究を発展させていく。応用面では、当初予想しなかった方向への興味深い研究の展開があり、次年度も引き続き注力するとともに、当初計画した内容についても引き続き継続的に取り組む。
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