軽元素に捕獲された負ミュオン初期状態の精密決定

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24740279
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 二宮 和彦 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90512905)
• Keywords: ミュオン / ミュオン原子 / 量子ビーム / ミュオン捕獲過程 / ミュオン特性Ｘ線 / エキゾチック原子

Research Abstract

茨城県東海村Ｊ－ＰＡＲＣミュオン施設において、１気圧以下の低圧の気体試料条件においてＣＯ、ＣＯ２、ＣＯＳ、Ｈ２＋ＣＯ２に対してミュオン照射を行った結果について詳細な解析、検討を行った。
ＣＯ、ＣＯ２、ＣＯＳ試料より得られた、ミュオン特性Ｘ線スペクトルを解析する事で、ミュオンがＣ原子もしくはＯ原子に捕獲される確率および捕獲された初期の準位について、計算シミュレーションとあわせて決定することができた。本研究より、予想しないことにこれらの３分子間でＯ原子への捕獲現象は互いに似通っているということがわかった。一方でＣ原子については、ＣＯと他の２原子との間で大きな違いが得られた。これらの違いについての解釈として、Ｃ原子の非共有電子の存在が大きく寄与しているという仮説を立て、Ｃ原子への非共有電子の影響を定量的に見積もった。この成果は、ミュオンを捕獲する原子の電子状態と、ミュオンの捕獲初期状態について定量的に対応を議論した初めての成果である。
同様にＣＯ２とＨ２＋ＣＯ２試料から得られたミュオン特性Ｘ線スペクトルについても詳細な検討を加えた。特にＨ２＋ＣＯ２試料では統計が悪いものの、ＣＯ２試料の場合とＣ原子とＯ原子への捕獲確率や、それぞれの原子に捕獲されたときのミュオンの初期状態について、大きな違いが見られ、これはミュオン原子の形成過程が転移現象を経て起こっているということを明確に示しているデータが得られた。
これらの研究成果についてまとめ、今年度関連の学会発表を６件（うち国際学会３件、国内で１件招待）行い、また３件の原著論文を投稿した。

Research Products

• [Presentation] 低圧気体サンプル(CO,CO2,COS)を対象としたミュオン原子形成時の化学的環境の影響に関する研究 (2013)
  • Author(s): 吉田剛、二宮和彦、稲垣誠、伊藤孝、髭本亘、長友傑、Patrick Strasser、河村成肇、下村浩一郎、三宅康博、三浦太一、久保謙哉、篠原厚
  • Organizer: 原子衝突学会第38回年会
  • Place of Presentation: 埼玉県和光市
  • Year and Date: 20131116-20131117
• [Presentation] 負ミュオン特性X線を用いた非破壊多元素同時分析 (2013)
  • Author(s): 二宮和彦
  • Organizer: 第52回 放射線科学研究会
  • Place of Presentation: 大阪府大阪市
  • Year and Date: 20131025-20131025
  • Invited
• [Presentation] Simultaneous and Multielemental Analysis by Muonic X-rays for Inside Japanese Bronze and Gold Coins (2013)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. K. Kubo, T. Nagatomo, G. Yoshida, M. Inagaki, A. Shinohara, T. Suzuki, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Miyake, Y. Kobayashi, W. Higemoto, S. Sakamoto, T. Saito
  • Organizer: APSORC'13 - 5th Asia-Pacific Symposium on Radiochemistry
  • Place of Presentation: 石川県金沢市
  • Year and Date: 20130922-20130927
• [Presentation] Muonic Atom Formation by the Muon Transfer Process in C6H6 / C6H12 + CCl4 Mixtures (2013)
  • Author(s): G. Yoshida, K. Ninomiya, A. Shinohara, T.U. Ito, W. Higemoto, T. Nagatomo, P. Strasser, N. Kawamura, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Miura, M.K. Kubo
  • Organizer: APSORC'13 - 5th Asia-Pacific Symposium on Radiochemistry
  • Place of Presentation: 石川県金沢市
  • Year and Date: 20130922-20130927
• [Presentation] Study on muon capture process for gaseous molecules containing C and O atoms (2013)
  • Author(s): M. Inagaki, K. Fujihara, G. Yoshida, K. Ninomiya, Y. Kasamatsu, M. K. Kubo, W. Higemoto, N. Kawamura, T. Nagatomo, Y. Miyake, T. Miura, A. Shinohara
  • Organizer: APSORC'13 - 5th Asia-Pacific Symposium on Radiochemistry
  • Place of Presentation: 石川県金沢市
  • Year and Date: 20130922-20130927
• [Presentation] J-PARC(MUSE) ミュオンビームを用いた地球惑星試料分析の実用化に向けて (2013)
  • Author(s): 寺田健太郎, 二宮和彦, 大澤崇人, 橘省吾, 三宅康博, 久保謙哉, 河村成肇, 髭本亘, 上椙真之, 土山明, 海老原充
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会年会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 20130519-20130523