2015 Fiscal Year Annual Research Report
ダイヤモンド単結晶による次世代型Ｘ線干渉望遠鏡の開発
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26610051
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
武井 大 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 基礎科学特別研究員 (10709372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香村 芳樹 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, ユニットリーダー (30270599)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | X線光学 / 望遠鏡 / Berry位相 / 横滑り現象 / 放射光 / SPring-8 / 単結晶 / 干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歪んだ単結晶にBragg角度付近で入射したX線は、Berry位相の効果で結晶中を大きく伝搬する。これはX線の「横滑り現象」と呼ばれ、日本の大型放射光施設SPring-8で2010年に発見された。本研究では、(1)まず横滑り現象の物理に対する理解を深め、(2)これを全く新しいX線制御技術として磨き上げ、(3)さらにX線の干渉効果を利用して天体の大きさを測定する将来的なX線望遠鏡への応用可能性を見極める事を目的とした。
最終年度となる本年度は、全ての目的に向けて取り組んだ。まず、昨年度に開発したサンプルを保持するための薄膜結晶マウントをさらに改良した。実験における高い再現性を確保しつつサンプルの安全性にも配慮を加え、より多様な条件で横滑り現象を発生させる事が可能となった。また、ピエゾ素子を用いた高速加振機も導入し、結晶の歪みを動的かつより高速に制御する事が可能となった。SPring-8のBL29XULビームラインにて歪みの制御を試みた結晶に対してX線照射実験を行い、これまで通りの安定した出力の確保に加え、kHzを超える高速制御にも成功した。結晶の材質による応答の違いにも着目し、シリコン単結晶・人工ダイヤモンド単結晶を用いて材料や結晶の厚みにおける出力の強度依存性を調べた。さらに、X線が実際に結晶中を伝搬する様子も、蛍光を横から観測する事で高ノイズ環境下ながら示唆が得られた。以上全ての結果は先行する理論予測と矛盾が無いことを確認し、結果として本研究により新たな光物理を応用したX線導波管の基礎を築くことができた。これら結果の一部を論文として投稿し、さらにX線制御の新しいアイデアとして将来の光科学・天文学を見据えた応用可能性について研究会で発表した。
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