Interdisciplinary science explored by cryogenic electrostatic storage ring: from astrochemistry to radiation biology

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26220607
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Quantum beam science
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: AZUMA TOSHIYUKI 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 (70212529)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久間 晋 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (50600045) ; 中野 祐司 立教大学, 理学部, 准教授 (20586036) ; 田沼 肇 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (30244411)
• Research Collaborator: MENK sebastian ; OKADA shinji ; YAMADA shinya
• Project Period (FY): 2014-05-30 – 2019-03-31
• Keywords: イオンビーム / 励起・脱励起ダイナミクス / 原子分子衝突

Outline of Final Research Achievements

Using a cryogenic electrostatic ion storage ring device, it has become possible to accumulate atomic and molecular ions for a long period of 1000 seconds or more under an environment of extremely low temperature and high vacuum. By introducing a tunable UV laser to accumulated isolated molecular ions, we observed the detailed rotational and rotational spectra of them, which enabled us to explore cooling dynamics over a long period of time. We also succeeded in generating fast pulsed beams of large molecular and cluster ions for their accumulation, and neutral particles for collisions with accumulated ions.

Free Research Field

量子ビーム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

極低温・低エネルギー領域の孤立量子系のエネルギー緩和過程は統計力学的ダイナミクスに量子力学的な寄与が加わる興味ある研究対象であり、真空中で黒体放射が無視できる環境において1000秒以上もの長い時間にわたって詳細に脱励起過程を観測できる測定装置を作り上げたことの意義は大きい。宇宙における分子の化学進化を模擬する地上実験として重要であるばかりでなく、この装置は対象とする分子イオンの質量の制限を受けないため極めて適応範囲が広く、本研究によって得られた結果を今後大型生体分子イオンに展開することにより放射線照射効果を追跡する格好の道具を提供できた。