中性子ラーモア回転による磁気結晶の動力学回折位相・回折時間

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10440122
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 阿知波 紀郎 九州大学, 理学部, 教授 (60027456)
• 研究分担者: 田崎 誠司 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (40197348)
• キーワード: 中性子スピン回転 / 中性子スピンエコー法 / 動力学回折 / 強磁性体 / ヘリカル磁性体 / 回折時間 / ラーモア回転 / 位相

研究概要

我々は、ラーモア中性子を磁気単層膜、磁気ファブリペロー膜、磁気多層膜などに入射させ、透過中性子のスピン回転により↑↓スピン中性子波動関数の位相差の測定に世界で最初に成功してきた。これらのスピン回転は、入射中性子波数ベクトルの磁気膜に垂直方向成分にたいする1次元井戸型ポテンシャルのSchreodinger解で与えられる↑↓スピン中性子波動関数の位相差で良くシミュレート出来ることを我々は示した。一方ヘリカル磁気単結晶ホロミウムの(000)^±磁気サテライト条件でのラーモア中性子の透過中性子前方回折波を観測し、ω結晶角回転と中性子スピン回転を測定し、スピン回転位相がブラッグ反射強度に比例する関係を得た。この時↑↓スピン中性子の片方が偶数回の磁気ブラッグ多重反射を受け前方に回折する。他のスピン中性子はそのまま透過し、観測されたスピン回転は、片方のスピン中性子の多重回折による余分の中性子位相であると考えられる。このとき、単結晶はモザイク結晶であるが、動力学回折効果が観測されていると言える。しかも、モザイク結晶透過波のうち多重回折をうけずに透過したスピン中性子と平行な他のスピン中性子成分のみが、ラーモア回転に寄与し得る。また、このスピン回転は、結晶の厚みと片方の中性子スピンが感じるヘリカル磁束ポテンシャルエネルギーのqフーリエ成分に比例する。
今年度新たに、強磁性単結晶パーマロイを磁気飽和させ、結晶面に垂直に入射させたラーモア中性子の(200)反射が90度となる条件で、多重反射が結晶面内で最大になる条件で、透過中性子のスピン回転を調べた。その結果ヘリカル磁気結晶の場合と同じく、ブラッグ反射強度に比例するスピン回転を観測した。
この実験は、JRR3M原子炉PONTA-G5中性子スピンエコー装置を用いて行い強磁性体結晶内部では、磁束密度による中性子ラーモア回転が生じるので、中性子スピンエコー装置内に類似の同じ軸を立てた2枚の結晶を中性子スピンπフリッパーの前後に挿入して、動力学に関係のない中性子スピン回転をうち消した。

研究成果

• [文献書誌] Achiwa,N.: "Larmor precession of neutron spin through helical magnetic crystal of holmium" Physica B(Netherlands),. 241-243. 1204-1206 (1998)
• [文献書誌] Achiwa,N.: "Neutron spin echo optics through magnetic multilayer systems" Physica B(Netherlands),. 241-243. 1068-1070 (1998)
• [文献書誌] Hino,M.: "Observation of quasibound states of neutron in Fabry-Perot magnetic thin-film resonator using Larmor precession" Physica B(Netherlands),vol.241-243,1083-5,Dec.1997. 241-243. 1083-1085 (1998)
• [文献書誌] Tasaki,S.: "A compact novel spin-echo spectrometer using quantum precession" Physica B(Netherlands),vol.241-243,175-6,Dec.1997. 241-243. 175-576 (1998)
• [文献書誌] Ebisawa,T.: "Quantum precession of cold neutron spin using multilayer spin splitters and a phase-spin-echo interferometer" Phys.Rev.A,At.Mol.Opt.Phys.(USA). 57. 4720-4729 (1998)
• [文献書誌] Ebisawa,T.: "Quantum beat experiments using a cold neutron spin interferometer" J.Phys.Soc.Jpn.(Japan),vol.67,no.5,1569-73,May 1998. 67. 1569-1573 (1998)
• [文献書誌] Kawai,T.: "Development of cold neutron pulser for delayed choice experiment" Physica B(Netherlands),vol.241-243,133-5,Dec.1997. 241-243. 133-135 (1998)