| 研究課題/領域番号 |
21K03416
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
齋藤 晴雄 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60235059)
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| 研究分担者 |
澁谷 憲悟 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20415425)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 陽電子 / ポジトロニウム / 原子散乱 / 運動量移行断面積 / スピン軌道相互作用 / 計数率 / デジタイザ / 逆ラプラス変換 / 原子衝突 / スピン転換反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
医療や工学の幅広い分野で、EGSやGEANT4のような放射線輸送コードが広く用いられている。しかし、低エネルギー領域のシミュレーションは精度が低いため、エネルギーに閾値を設けて計算を打ち切るのが一般的である。低エネルギー領域の相互作用を理解する上で、PsとHeの相互作用は理論と実験の両面からアプローチ可能な一つの極限として好適である。そこで我々は、Ps-He衝突のパラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を精度よく決定して理論計算のベンチマークを確立し、提唱されている数々の理論モデルから、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定する。
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| 研究実績の概要 |
ポジトロニウム（Ps）は陽電子と電子からなる純レプトン系の水素様原子であり、最も軽い元素（原子番号0）と見做せることから、量子電磁気学や量子化学計算のベンチマークに用いられる。本研究の目的は、Ps-He散乱における衝突パラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を実験的に有効数字2桁以上の精度で明らかにし、提唱されている理論計算のうち、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定することである。
実験においては、研究代表者らが既に実施したPs-Xeの測定系を改良し、Ps-Xe-Heの三元系の測定を行う。Ps-He散乱の研究にXeを介在させるのは、Ps-Xe散乱におけるPsのスピン転換反応の特性（S波散乱では禁制遷移となること）を利用して、Psの運動エネルギーを推定するためである。つまり、Xeは温度計として機能する。
当該年度は、昨年に引き続き、統計精度を上げるためにカウント数を増やすための実験と
解析の最適化を行っている。実験ではBaF2シンチレーターとLaBr(Ce)シンチレーターを用い、Ps-Xe-He系におけるポジトロニウム消滅の時間エネルギー相関二次元データを取得した。ポジトロニウムの生存時間はNa-22の核ガンマ線線と消滅ガンマ線の時間差から、エネルギーはLaBr(Ce)シンチレーターの出力から得られる。
長時間の実験を行い、カウント数を増やしてデータを蓄積し、データを詳細に解析した。また、光電子増倍管の波形を最適化するために、帯域フィルターをテストした。これらの測定に対して、解析の最適化を行ったが、完成には至らなかった。
Ps-He衝突の運動量移行断面積として仮の値(12.3±1.3)×10^(-16)cm^(2)が得られた。系統誤差について更に検討を進めている。
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