2021 Fiscal Year Research-status Report
Determination of scattering parameters in positronium-helium collisions
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21K03416
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
齋藤 晴雄 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60235059)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 陽電子 / ポジトロニウム / 原子散乱 / 運動量移行断面積 / スピン軌道相互作用 / 計数率 / デジタイザ / 逆ラプラス変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポジトロニウム（Ps）は陽電子と電子からなる純レプトン系の水素様原子であり、最も軽い元素（原子番号0）と見做せることから、量子電磁気学や量子化学計算のベンチマークに用いられる。本研究の目的は、Ps-He散乱における衝突パラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を実験的に有効数字2桁以上の精度で明らかにし、提唱されている理論計算のうち、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定することである。
実験においては、研究代表者らが既に実施したPs-Xeの測定系を改良し、Ps-Xe-Heの三元系の測定を行う。Ps-He散乱の研究にXeを介在させるのは、Ps-Xe散乱におけるPsのスピン転換反応の特性（S波散乱では禁制遷移となること）を利用して、Psの運動エネルギーを推定するためである。つまり、Xeは温度計として機能する。
本研究の初年度（3年間）にあたり、Heに対して十分な封止力を持つ試料チェンバーを用意し、またXe-He混合ガス（後者が10%）を入手して、測定を開始した。また、従来のデジタルオシロスコープを用いるデータ収集法では、計数率の上限が500cps程度で、測定点を１点増やすのに2週間ほど要するため、デジタルオシロスコープをデジタイザに置き換えることで1000cps程度の測定を行えるように改良した。これにより、従来と同等のデータ収集が、1週間程度で済むようになった。
また、測定データからPsの消滅率を決定するアルゴリズムとして、反復的な数値計算による逆ラプラス変換法を検討し、検討結果を査読論文として出版した。
来年度（R4年度）には、Ps-He散乱における衝突パラメータの決定を行い、He以外のガス（H2など）についても検討を開始する予定である。
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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
予定通り実験系を組み立てて測定を開始することが出来、またデータの収集効率を従来の2倍にすることにより、測定期間を短縮し研究進捗を早められる見通しを得た。また、データ解析方法について、先行して論文を出版することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り進捗し、測定・解析に特段の支障はない。来年度（R4年度）は、Ps-He散乱における衝突パラメータの決定を行い、He以外のガス（例えばH2ガス）についても検討を開始したい。
なお、共同研究者の澁谷憲悟氏が、国の機関（科研費制度なし）への異動に伴い、本研究体制から退く予定である。
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Research Products
(5 results)
