大強度超低速ミュオン源による表面・ナノ結晶科学への応用

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16206005
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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, 大強度陽子加速器計画推進部, 教授 (80209882)
• 研究分担者: 松田 恭幸 高エネルギー加速器研究機構, 理化学研究所・岩崎先端中間子科学研究室, 先任研究員 (70321817) ; PAVEL Bakule 高エネルギー加速器研究機構, 理化学研究所・岩崎先端中間子科学研究室, 協力研究員 ; 池戸 豊 (株)豊田中央研究所, 研究員 ; 下村 浩一郎 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関構師 (60242103) ; 西山 樟生 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (50164611) ; ARAKI Wakako RIKEN, Advanced Meson Science Laboratory, Contract Researcher
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: ミュオン / 超低速ミュオン / 薄膜 / ライマンα / μ^+SR / 共鳴イオン化法 / ペロブスカイト / 加速器

研究概要

加速器で得られる高速なミュオンを低速化する手法として、我々は少々複雑な過程でミュオンを減速させている。きっかけは、高エネルギーのミュオンをタングステン(W)に打ち込むと、4%もの高い効率で、電子と正のミュオンが結合したミュオニウム原子(Mu)が完全に熱化して、真空中にでてくる事を実験的に発見したことに始まる。その骨子は第1に、真空中での熱エネルギーMu生成から始まり、第2にこの真空中に漂いでてきたMuをレーザー光によって効率良くイオン化し、電子を剥ぎ取り、第3に生成した超低速ミュオンを効率よく引き出すというものである。KEK-MSLで得られる500MeV陽子シンクロトンの陽子ビームと比して、60倍もの陽子ビーム強度を誇る英国ラザフォードアップルトン研究所、理研-RAL研究施設において、ライマンα(Lα)光共鳴法を用いた超低速ミュオン分光装置(u^+SR実験装置)を組み上げ、実際に薄膜研究を行うのが目的である。本科学研究費を交付して頂き、u^+SR実験装置の日本からの移設も完了し、u^+SRの最初のテスト実験を行うことができた。その結果、超低速ミュオンビームが薄膜や、多層膜などのあらたな対象にも十二分に威力を発揮することができる超低速ミュオンビーム用uSR分光装置を作り上げることを達成できた。現在、ペロブスカイト化合物のSrTiO_3(011)基盤上で成長させたNd_0.5Sr_0.5MnO_3で最近発見されたAnti-Phase Antiferroorbital Orderingのu^+SR研究にとりかかっているところである。既に、超低速ミュオンを用いたゼロ磁場uSR実験での結果では、室温で1〜0.05usec^-1程度の長い緩和が観測された。しかしながら220Kでは、ミュオンの偏極はほぼ完全に失われた。これはV. V. Krishnamurthyらによるバルク体のZF測定と合致し、パラマグネッチックな絶縁相から強磁性への転移が超低速ミュオンを使った薄膜の実験でデモンストレートされたといってよいであろう。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low energy positive muons for near-surface μSR studies (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 266 ページ: 335-346
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prospects for Ultra Low Energy Muon Beam at J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: IPS08 Abstract ページ: 1
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low energy positive muons for near-surface mSR studies (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Nucl.Instr. And Meth. In Phys. Res. B266 ページ: 335-346
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Prospects for U1tra Low Energy Muon Beam at J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: IPS08 Abstract
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 超低速ミュオンスペクトロスコピー (2007)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 雑誌名: 原子核研究 Vol.52(Supplement2) ページ: 13-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 「超低速ミュオンスペクトロスコピー」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 雑誌名: 原子核研究(Supplement) 2, Vol.52 ページ: 13-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 「理研 RAL ミュオン施設における低速ミュオンスペクトロメータの開発」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸 他
  • 雑誌名: 物理学会予稿集 秋 9 ページ: 21-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low-energy muons at RIKEN-RAL (2006)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Physica B 374-375 ページ: 456-459
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of low-energy muons with laser resonant ionization (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics B (Proc. Suppl. ) 155 ページ: 346-348
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of low-energy muon beam line at the RIKEN-RAL muon facility (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 39 ページ: 1
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Studies on this Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3 film using low-energy polarized muon beam (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 39 ページ: 1-2
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low-energy muons at RIKEN-RAL (2006)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Physica B ページ: 374-375, 456-459
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Generation of low-energy muons with laser resonant ionization (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics B(Proc. Suppl.) 155 ページ: 346-348
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Development o low-energy muon beam line at the RIKEN-RAL muon facility (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Studies on this Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3 film using lowenergy polarized muon beam (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, et. al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 「超低速ミュオんスペクトロスコピー」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 三宅 康博
  • 雑誌名: 物理学会予稿集 春 3 ページ: 27-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low energy muons at RIKEN-RAL (2005)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 10th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance ページ: 46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low energy muons at RIKEN-RAL (2005)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 雑誌名: Proceedngs of the 10th Inernational Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance(uSR2005) 46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 超低速ミュオンビームによって開かれる新しいμSRの世界 (2004)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸、三宅康博
  • 雑誌名: 固体物理 Vol.39 No.9 ページ: 599-605
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Generation and applications of slow polarized muons (2004)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule and E. Morenzoni
  • 雑誌名: Contemporary Physics Vol.45 No.3 ページ: 203-225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「超低速ミュオンビームによって開かれる新しいuSR の世界」 (2004)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸、三宅康博、
  • 雑誌名: 個体物理 9, Vol.39 ページ: 599-605
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Generation and applications of slow polarized muons (2004)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule E. Morenzoni
  • 雑誌名: Contemporary Physics 3, Vol.45 ページ: 203-225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 「理研 RAL ミュオン施設における低速ミュオンビーム生成(III) (2004)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸 他
  • 雑誌名: 物理学会予稿集 秋 9 ページ: 12-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 理研RALミュオン施設における超低速ミュオンスペクトロメータの開発」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070921-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Laser Ionization of Muonium-Pulsed Source Ultra Low Energy Muons for Material Studies (2006)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, et. al.
  • 学会等名: LAP 2006 International Conference on Laser Probing
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20060911-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 超低速ミュオンスペクトロスコピー (2006)
  • 著者名/発表者名: 三宅 康博
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20060327-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 理研RALミュオン施設における低速ミュオンビーム生成(III) (2004)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸, 他
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 青森大学
  • 年月日: 20040912-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • URL: http://riken.nd.rl.ac.uk/