反水素生成計画を支援する反陽子ダイナミクスの理論研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15340127
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 戸嶋 信幸 筑波大学, 物質工学系, 教授 (10134488)
• 研究分担者: 五十嵐 明則 宮崎大学, 工学部, 助教授 (90300855) ; 崎本 一博 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助手 (60170627) ; 日野 健一 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (90228742)
• キーワード: 反陽子 / 反水素 / 陽電子 / 原子衝突

研究概要

オージェ過程が起こるために必要な最小角運動量変化ΔLminがあるていど大きいとオージェ確率が極端に減ることが知られているので、反陽子Liの数多くの状態につきΔLminを計算し、実際に多くの状態が長寿命であることを確認した。これらの長寿命状態ができる断面積を古典軌道モンテカルロ法により計算し、かなり多くの長寿命状態を反陽子・リチウム衝突で生成可能であると結論した。
反陽子による、水素原子、水素様オン、水素負イオン、ヘリウム原子の電離過程を、軌道の曲がりの効果やイオン化電子の吸収の効果を入れて計算し、これまでより低いエネルギーにおいて信頼できる断面積が得られるようになった。陽電子・原子衝突におけるポジトロニウム生成と陽電子消滅は独立な過程のように扱われていたが、本来、この二つの過程は区別すべきではない。複素ポテンシャルを用いて同時に扱う理論手法を提案し、水素標的について詳細な計算例を示した。反陽子と水素分子イオンとの衝突によるプロトニウム(反陽子水素原子)生成について調べた。まず、衝突における電子状態の変化の様子を正確に見るために、陽子と反陽子を共線配置に固定した計算を行った。これにより、化学反応の研究で用いられるボルンオッペンハイマー近似が本反応系にも妥当であることがわかった。それと同時に、反陽子水素生成は新しいタイプの化学反応と見なせることがわかった。反陽子と水素分子イオンの系の断熱ポテンシャルエネルギー曲面を計算し、古典軌道モンテカルロ法を用いて、このポテンシャル曲面上での反陽子原子生成反応の計算を行った。その結果、水素原子標的よりも分子標的の方が反陽子水素が生成されやすいことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] A.Igarashi, M.Kimura, I.Shimamura, N.Toshima: "Inseparable positron annihilation and positronium formation in positron-atom collisions : Description in terms of a absorption potential"Physical Review A. 68・11(042716). (2003)
• [文献書誌] K.Yashima, K.Hino, N.Toshima: "Dynamic quasi-energy-band modulation an exciton effects in biased superlattices driven by a two-color far-infrared field : Disappearance"Physical Review B. 68・23(235325). (2003)
• [文献書誌] K.Hino, K.Goto, N.Toshima: "Asymmetric Autler-Townes-Like doublets in laser-driven excitonic Fano resonance in baised superlattices : Role of many-body"Physical Review B. 69・3(035322). (2004)
• [文献書誌] K.Sakimoto: "Collinear study of protonium formation in collisions of antiprotons with hydrogen molecular ions"Nucl.Instrum.Methods Phys.Res.B. 214. 131 (2004)
• [文献書誌] K.Sakimoto: "Full quantum-mechanical study of protonium formation in slow collisions of antiprotons with hydrogen atoms"Physica Scripta. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] A.Igarashi, S.Nakazaki, A.Ohsaki: "Ionization cross sections of helium and hydrogenic ions by antiproton impact"Nucl.Instrum.Methods Phys.Res.B. (印刷中). (2004)