| 研究概要 |
本研究の目的は,理論的な予測に基づき,「電磁波誘起透明化」(Electromagnetically Induced Transparency,EITと略)と呼ばれる物理現象を,単一光子(ガンマ線光量子)レベルで実験的に検証することである。^<57>Feメスバウア分光における試料である吸収体が低温で反強磁性転移し,原子核準位の交差(Level-crossing)及び準位の混合(Level-mixing)が起こること,およびガンマ線共鳴吸収における量子干渉を利用して,ガンマ線光量子によるEITの実験的検証をめざした。
メスバウア測定における吸収体として要求される条件(c軸対称の四重極相互作用,低温において磁気的相互作用を起こす鉄(II)の化合物)にあった物質の探索の結果,有力な候補としてFePSe_3の単結晶を作成することが出来た。薄い板状,試料面積約9mm^2の光沢のある結晶は,粉末X線構造回折の結果から,R3構造に由来する回折パターンを示すFePSe_3の純物質であると判断された。この単結晶を吸収体にして,室温から16Kまでの温度範囲でメスバウア効果の測定を行い,吸収強度の変化を詳細に調べた。結晶のc軸に平行にγ線を入射させる(板状結晶に垂直)と,試料温度98.5Kで反強磁性に磁気相転移し,磁気分裂ピークは,Δm=±1の遷移のみが許容されるため,4本のピークからなるスペクトルが得られた。そのうちのEITで問題となる基底準位m=-1/2から|I=3/2,m=+1/2>と|I=3/2,m=-3/2>準位への2つの遷移に由来する吸収線(メスバウア吸収ピーク),すなわち(-3/2,-1/2)と(1/2,-1/2)が重なる温度を探した。結果的には,温度を次第に下げてゆくと,2つのピークはかなり接近するが,最も低温の16K(内部磁場約11T)においてさえも完全に重なるまでには至らないと結論された。しかし,観測されるスペクトルが強度及び線幅が等しいダブレット2組から成り立っていると仮定したスペクトル解析からは,ピーク同士が十分に重なっている領域における吸収が減少(透過の増大・透明化)していることが明らかになり,準位の混合に誘起された電磁波の透明化(Level Mixing Induced Transparency,LMIT)として解釈された。
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