2019 Fiscal Year Annual Research Report
Production of highly spin-polarized RI beams based on the atomic beam resonance method
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18H03692
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
上野 秀樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50281118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 文子 芝浦工業大学, 公私立大学の部局等, 教授 (50398898)
佐藤 渉 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90333319)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | その他の量子ビーム / 原子核（実験） / 磁気共鳴 / 加速器 / 小型量子ビーム発生技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高核スピン偏極RI ビームの実現と物質科学研究への応用に向け、適切な NMRプローブが存在しない酸素に着目した酸素プローブによるβ線検出型超高感度 NMR (β-NMR) 測定を通じた新たな物質科学研究の手法を開拓すると共に、RI ビーム用原子線共鳴装置のプロトタイプの開発を行うのが目標である。
2019年度は前者に関しては３つのビーム実験を行った。まずはQST放医研HIMAC加速器施設にて実験を行い、O-19を生成しTiO2中にビーム導入された酸素RIのスピン操作のパラメータ測定、結晶内の停止位置に関する基礎的な研究などを行うとともに、偏極O-21ビームを効率的に生成するための核反応パラメータを調査した。得られた基礎データを基に、次に大強度ビームが得られる理研RIPSにて実験を行い、O-21の核電気四重極モーメントを決定することができた。これにより目標とするCuOでの測定に着手することができるようになり、β-NMR実験に必須となるCuO内部でのスピン格子緩和時間（T1）の測定から研究を開始しはじめたところである。また、関連研究として行った二つの研究のうち、１つ目のS-39核のβ-γ核分光測定は解析結果もまとまり誌上発表を行った。二つ目のHIMACで実施中の核スピン整列RIビームを用いたNMR法の原理実証実験は、データ点が少ないながら初めて結果を出すことができた。加えて、物理のみならず核化学研究でも関連研究として成果が複数誌上発表された。RI原子線共鳴装置の開発ではオフラインでの開発が進められており、現在製作したイオントラップ部の動作試験を行っている最中である。
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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
O-21のRIプローブ開発としては、HIMAC及びRIPSの実験を経て遂に核電気四重極モーメント測定に成功した。これでβ-NMR物性研究に向けて一歩前進した。またmmサイズの大型CuO単結晶の作製に成功した。共鳴曲線を観測するには至らなかったもののO-21を用いた最初のβ-NMR物性実験を実施することができた。RIプローブの特性を明らかにするSに関する関連研究でも論文発表を行い、関連核化学研究でも論文発表を行うことができた。RI原子線共鳴装置の開発では、専任の任期制研究者を雇用し、前年度整備した開発ベンチを用いてまずは取扱いが容易なRbを用い、イオントラップのシステム開発を行っている。一部当初予定に比べやや遅れが生じているものの、全体としては着実に開発が進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸素核プローブ開発では電気四重極モーメント測定に関する解析を終え、論文発表を行う（当該研究は博士論文となる予定）。
O-21を用いたβ-NMR物性研究は、数年に一度しか実験機会がまわってこない理研RIPSよりも、計画的に実験を進められるHIMACで実施することが望ましく、効率的に核スピン偏極O-21ビームを生成する核反応パラメータ探索を行ったが、残念ながらそれは困難であることが判明した。これは大変残念な結論であった。今後はHIMACでは内容を限定し、O-19を使って必要な予備実験を進め、本格的な測定はRIPSで行うこととなる。RI原子線共鳴装置R&Dは、現在行っているイオントラップの開発を進め、順次レーザー冷却、Beを用いた共同冷却と原理実証に向けた開発を進める。
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