| 研究領域 | 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05187
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 多価重イオン / 量子電磁力学効果 / 相対論効果 / 電子ビームイオントラップ / 量子電磁力学的効果 / 偏光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電子と電子との相互作用における量子電磁力学効果はブライト相互作用と呼ばれる。これは主要項であるクーロン相互作用に対して、通常補正に過ぎない小さな寄与であるが、多価重イオンの共鳴再結合において、クーロン相互作用を凌駕するような支配的な寄与を示す例がある。しかし、既存の検出器による既存の方法には限界があり、更なる研究の深化が妨げられている。本研究は、宇宙観測のために開発された先端的X線検出器、Si/CdTeコンプトンカメラと超伝導転移端マイクロカロリーメータによりその限界を打破し、電子間相互作用の量子電磁力学を記述するブライト相互作用理論をこれまでにない領域まで迫り試験する。
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| 研究実績の概要 |
電通大の電子ビームイオントラップTokyo-EBITは、多価重イオンの生成・観測を可能とする有数の実験装置である。このTokyo-EBITに宇宙観測用先端的X線検出器の一つであるSi/CdTe半導体コンプトンカメラを設置し、多価重イオンから放出されるX線の直線偏光度測定を行った。
既に初年度において偏光度測定自体は実施可能となり、いくつかの結果も得ていたが、偏光度の絶対値および系統的不確かさの評価が課題であった。そのため、検出器の応答に関する詳細なシミュレーションを、実験で得られたエネルギースペクトルや散乱角度分布を十分な精度で再現するまで繰り返し行った。その評価のために、偏光度がほぼ100%である水素様および裸Krイオンへの放射性再結合X線の偏光度測定を行った。その結果、±0.02の精度で直線偏光度を決定することが可能であるとの結論に至った。この成果は新規装置に関する学術雑誌Rev.Sci.Instrum.に投稿した（2021年3月下旬投稿、5月上旬に"beautiful paper"とのコメントとともにminor revisionの査読結果）。
検出器の評価が済んだことにより、He様からF様Biイオンの放射性再結合X線の偏光度の決定を行った。その結果、理論計算と差異があることが分かった。これは電子相関の効果によるもので、実験を再現するためにはより詳細な理論計算が必要であることを示唆している。この成果に関しては2020年度中に投稿までは至らなかったが2021年5月中にPhys.Rev.誌に投稿予定である。
また、Be様Biに関して二電子性再結合X線の偏光度測定および解析を行ったところ、本来無偏光であるはずのX線が有意に偏光しているという結果を得た。これは原子物理の枠内では説明不可能であるが、実験および解析に問題は見当たらず、原子核スピンなどの影響などを詳細に考慮する必要がある。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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