物質表面から真空中への熱ミュオニウムの蒸発過程の系統的な研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
• Project/Area Number: 24108510
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 長友 傑 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 技師 (60418621)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ミュオン化学 / 量子ビーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、表面・界面の磁気状態を探索するために画期的な方法である超低速ミュオンビームを生成効率を向上させるために、熱ミュオニウムを効率的に生成できる物質を探索する事が目的である。熱ミュオニウムとは、電子と正の電荷を持つミュオンの束縛状態であり、本研究では、高温に熱された金属表面からの熱ミュオニウムの蒸発現象を利用する。研究を計画時には、J-PARC MLFに設置される予定であった大強度バルス真空紫外レーザー発生装置を利用し、蒸発した熱ミュオニウムを選択的にイオン化し電場で引き出す事で標的近傍から輸送し、バックグランド放射線ノイズの少ない環境で測定を行う予定であった。また、ミュオンを打ち込んだ時刻とイオン化レーザーの照射時刻、およびイオン化して検出されたミュオンの量の相関を測定することで、時間・空間分布を測定できるため、これまでにない感度で測定を行う予定であった。しかしながら、大強度パルスレーザーを生成用の結晶の生成が困難であった為、研究期間内に使用できない事が明らかとなった為、急遽計画を変更する必要に迫られた。この為、プラスチックファイバ検出器を用いたホドスコープを用いて、熱ミュオニウムが真空中に拡散しながら崩壊していくベータ線の分布の時間発展を測定することで熱ミュオニウムの生成量を算出する。
本年度は、バックグランド放射線ノイズを低減させる為に、熱ミュオニウム生成用真空チェンバを改良・試験を行い、問題となっていたバックグランド放射線ノイズを半分以下に抑える事に成功した。また、高速ベータ線検出器を開発する事によって、検出効率の向上を図った。熱ミュオニウム生成の標的として標準とされる熱タングステンからの熱ミュオニウムの蒸発過程を確認することに成功した。イリジウム箔を用いた場合には、タングステンよりも低温で熱ミュオニウムの生成が確認できた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。