| 研究課題/領域番号 |
19H00701
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分16:天文学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
田沼 肇 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (30244411)
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| 研究分担者 |
坂上 裕之 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (40250112)
中村 信行 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (50361837)
飯田 進平 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (20806963)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2020年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2019年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
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| キーワード | Ｘ線天文学 / 太陽風電荷交換 / X線天文学 / 中性水素原子ビーム / 原子・分子物理 / 中性原子ビーム / 半導体検出器 / イオンビーム / 高周波プラズマ / 質量分析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
X線観測衛星によって観測されるスペクトルには，中性の原子から多くの電子が剥ぎ取られた「多価イオン」と中性物質が衝突して起こる反応に起因するものが含まれていると考えられている。太陽系内部では太陽風にわずかながら多価イオンが含まれており，この多価イオンと非常に希薄な水素原子との衝突の理解が必要である。さらに，太陽系以外でも同じ現象によるX線発光は示唆されており，これから打ち上げられる高分解能X線観測衛星による観測データの定量的観測のためにも，詳細な地上実験は必要である。本研究は全く新しいアイデアに基づいて，多価イオンと水素原子の衝突による発光現象を再現することでX線天文学に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
水素イオンビームを水素とほぼ同じイオン化ポテンシャルを持つメタンと衝突させて疑似共鳴的な電荷移行反応によって太陽風と同等な速度の高速中性水素原子ビームを生成する装置を開発した。
電気通信大学で開発された電子ビームイオントラップにおいて裸からヘリウム様までの高電離鉄イオンを生成し，微量の中性気体を導入しながらX線発光をシリコンドリフト検出器によって測定した。電子ビームを流した状態では，電子衝撃励起による水素様とヘリウム様のイオンからの発光が観測されたが，電子ビームを切った状態では，電荷移行反応によって生成した励起状態からの発光だけが観測された。両者のスペクトルには顕著な違いが見られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
準安定励起状態を含まない高速中性水素ビームの生成には，負イオンビームの光脱離が適当であるとされてきたが，イオン化ポテンシャルがほとんど同じメタンを標的気体として用いることで，正イオンビームであっても基底状態だけの中性水素ビームが生成できることを実証した。
また，電子ビームイオントラップを用いた実験では，裸および水素様の鉄イオンの電荷移行反応によるX線発光を世界で初めて観測した。宇宙で観測されたスペクトルとの比較によって，宇宙空間における励起メカニズムの理解の助けになることを期待している。
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