2022 Fiscal Year Annual Research Report
Direct measurement of ultra high magnetic field by using spin polarized neutron
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20K20922
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有川 安信 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (90624255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 透 大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (10135650)
余語 覚文 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (50421441)
根来 誠 大阪大学, 先導的学際研究機構, 准教授 (70611549) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | スピン偏極中性子 / レーザー駆動中性子 / レーザー駆動磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はレーザーを用いた高エネルギー密度科学を進めており、ハイパワーレーザーで極めて小さい領域に1メガテスラにも及ぶ地上最強の磁場が発生できる。しかしながら、その磁場を直接計測する手法が確立されていない。一方、ハイパワーレーザーで中性子を発生させることができる。中性子は磁場によって僅かではあるが曲がる性質がある。中性子は核スピン+1か-1のいずれかを等しい確率でもっているが、+1スピンの中性子（スピン偏極中性子）のみを選択的に発生させて、磁場を通過させれば中性子は磁場の勾配方向にdB/dx方向に曲がる。曲がり角度から磁場を測定することができる。すなわち、本研究の目的は、スピン偏極中性子をもちいてハイパワーレーザー生成高強度磁場を直接計測する事である。この研究では、スピン偏極中性子発生が最も困難な課題である。水素原子の核スピンを+1スピンに偏極させる先行技術があり、+1を持つスピン偏極水素にスピン+1と-1の混合中性子を入射させると、スピン＋1の中性子のみが透過する。
本課題3カ年の成果をまとめる。(1)シミュレーションコード「PHITS」で我々のハイパワーレーザー実験で想定される10kTの磁場が100um領域内で発生したと仮定し、そこに650eV以下の中性子を入射させれば計測可能な5mm程度中性子が曲がり、中性子パタンには空白構造が現れると予測された。(2)水素スピン偏極装置開発が進展し、装置が完成した。2022年度の実験で得られた水素スピン偏極率は1%以下の低い状態であった。装置内の励起光強度が不足していることが分かった。中性子磁場発生の実験を実施したところ、中性子の曲がりは観測できなかった。中性子のスピン偏極が足りなかったことが原因である。2023年度に問題点を克服し、今年度中には研究を完了させられる見込みである。
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