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。

2022 年度 研究成果報告書

• 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。
• 研究課題/領域番号: 18H05457
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 忠幸 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50183851)
• 研究分担者: 中村 哲 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50280722) ; 東 俊行 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (70212529) ; 木野 康志 東北大学, 理学研究科, 教授 (00272005) ; 二宮 和彦 大阪大学, 放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センター, 准教授 (90512905) ; 上野 秀樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50281118) ; 渡辺 伸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (60446599) ; 三宅 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (80209882) ; Patrick Strasser 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 講師 (20342834) ; 能町 正治 大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (90208299)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: 量子ビーム / 負ミュオン / 硬X線・ガンマ線イメージング / 超高分解能分光

研究成果の概要

超伝導X線検出器の基礎物理への応用、ミュオン触媒核融合、高エネルギー光子や偏極 RIビームを使ったハドロン物理や原子核物理、Ryugu試料の非破壊元素分析、多核種同時生体内イメージングと広い範囲の新しい研究を行った。非破壊元素分析では微小の隕石サンプルの解析手法を確立した。ミュオン特性X線を用いたQED効果の検証実験ではμNeからのミュオン特性 X 線の絶対エネルギーを6298.8 eV（統計誤差 0.04 eV、系統誤差 0.26 eV）と極めて高い精度で測定した。医学や薬学の研究者とチームを組んだ研究を通じ、従来装置では検出が難しい小動物の体内の微弱なRIの集積の画像化が可能となった。

自由記述の分野

宇宙物理実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙観測を目的に開発された検出器技術が、異分野の問題解決につながると共に優れた検出器が様々な分野の発展をリードする事を示した。ミュオン分子共鳴状態はミュオン触媒核融合の要であるが、直接観測したことがなかった。これをミュオン特性X線による振動分光により初めて捉えることに成功した。超伝導X線検出器がいわゆるゲームチェンジャーの役割を果たして、新しいミュオン原子分子物理学が創成されたといえる。医学研究においては、従来装置では検出が難しい小動物の体内の微弱なRIの集積の画像化が可能となった。今後、がんなどの放射線内用療法における薬物動態の可視化に発展することが期待され、社会的インパクトも極めて高い。