研究課題
電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム（Ps）のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)は、反物質に働く重力の精密測定や消滅ガンマ線レーザー発生に道を拓く興味深い系であるが、未だに実現されていない。本研究の目的は、Ps-BEC 実現で最大の障害となっている超高密度Psの生成技術を開発することである。研究中のスキームでは、超高輝度陽電子バンチをPs生成ターゲットに打ち込むことで超高密度Ps生成を目指しており、本年度は、以下の進展があった。産業技術総合研究所の電子加速器で発生した低速陽電子を、バッファーガス冷却式蓄積装置で蓄積し、回転電場で密度圧縮した後、数ナノ秒の高密度バンチビームを引き出すことに成功した。高エネルギー加速器研究機構の陽電子利用施設を用いて、Psとレーザーとの相互作用を確認する実験を行った。陽電子バンチと同期したパルスレーザーを用いて、真空中でPsの1S状態から2P状態への遷移実験を行うとともに、新規開発したPs生成材である多孔質シリカエアロゲルの空孔中でも同様の遷移実験を行った。その結果、シリカエアロゲル空孔中では2P状態に遷移されたPsが瞬時に消滅し、Ps-BEC実現の阻害要因となることが新たに判明した。この2P状態の消滅率を詳細に調べた結果、Psの温度や空孔表面のPsに対する仕事関数に依存することを示唆するなど、材料改良のための重要な知見を得ることができた。開発した陽電子減速・拡散シミュレーターを利用した研究を展開した。5keVの陽電子を真空領域から標的に照射した場合、陽電子は衝突による減速を繰り返し、10ピコ秒経過すると10 ミリeV程度にまで減速することが分かった。Ps-BECを実現するには、更なる減速が要求されるため、レーザー冷却技術の開発は必要不可欠となる結論が得られた。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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