2020 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of photons carrying orbital angular momentum by nonlinear inverse Compton scattering
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18H03477
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
平 義隆 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 准教授 (60635803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神門 正城 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, グループリーダー(定常) (50343942)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光渦 / ガンマ線渦 / 軌道角運動量 / トムソン散乱 / コンプトン散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、全く新しい量子ビームである軌道角運動量(Orbital angular momentum: OAM)を運ぶエネルギーsub-MeV以上のガンマ線を世界に先駆けて開発し、素粒子や原子核、物性研究への応用開拓を行うことを最終目標としている。OAMを運ぶガンマ線の発生には、研究代表者が世界で初めて見出した電子ビームと高強度円偏光レーザーの非線形逆コンプトン散乱法を用いる。研究期間内にはOAMを運ぶkeV領域のX線を非線形逆コンプトン散乱で発生し、OAMの起源であるらせん波面を光学的手法により測定する。
令和2年度は、関西光科学研究所において高強度円偏光レーザーを用いた非線形逆コンプトン散乱実験を行った。らせん波面を持つ光の特徴である2次高調波ガンマ線の円環分布を測定することを目標とした。レーザー強度因子1.7の条件で実験したため、発生するガンマ線のエネルギーは基本波が110 keV、2次高調波が220 keVであった。電子ビームとレーザーの衝突点から3 m下流にイメージングプレートを設置してガンマ線の空間分布を測定した。レーザー入射/非入射でそれぞれ測定を行い、レーザー起因のガンマ線を検出することができた。しかし、その空間分布は円環形状にならなかった。今後は、レイリー長に沿ってa0が異なる事や電子ビームエミッタンスの影響などをシミュレーションに入れて計算し空間分布が円環にならなかった原因を調べる。
一方で、レーザーが楕円偏光の場合におけるガンマ線の位相構造を理論計算し、円偏光だけでなく楕円偏光においても位相構造をもつガンマ線の発生が可能であることが分かった。理論計算との比較を行うためUVSORにおいて楕円偏光アンジュレータ放射の位相差分布を測定し計算との比較を行った。この楕円偏光アンジュレータ放射の位相構造測定に関して論文を学術雑誌に投稿し、掲載が決定した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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