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超励起分子は、電子的連続状態に埋もれた離散的な状態にあり、分子内の電子と原子核とが互いに強く相関しながら運動し、複雑なダイナミクスをともなって崩壊する。この崩壊のダイナミクスの解明は、有限系の少数多体問題の研究課題として非常に重要である。本研究は、従来の実験手法では得られなかった、解離のさなかの超励起分子をプローブする、全く新たな超励起分子の解離のダイナミクスの直接的観測手法の開発を目的としたものである。
本研究では電子衝突により超励起分子を生成し、これが解離しながら自動イオン化する過程で生成する、放出電子、フラグメントイオンを散乱電子とともに検出し、これらのエネルギーについての知見を実験的に得ることにより、超励起分子の崩壊過程を追う方法論を考案した。その上で、この新しい方法論に基づき、実際に実験装置を開発・測定を行った。本手法では、放出電子を高分解能でエネルギー分析すると同時に、そのパートナーであるフラグメントイオンのエネルギーを、電子－イオン同時計数により求めることであった。これを達成するためには、非常に高効率の電子アナライザーを開発するか、極めて高い次元で高分解能と大強度を実現する電子モノクロメーターの開発が必要であった。研究開始当初は、高効率な電子アナライザーの開発に注力したが、合わせて開発を進めた電子モノクロメーターが当初の計画を上回る性能を発揮したため、装置開発に成功することが出来た。この結果、困難と思われた、同時計数実験を実現するための装置開発を達成することができた。
このことにより、本研究で開発した装置を用いて、さらに長期間の測定と、データの積み重ねにより、本研究で目指した解離のさなかの超励起分子を直接プローブすることが期待できることが明らかになった。
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