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2022 年度 実績報告書

能動的核異性体生成法で迫る、トリウム229原子核異性体の高精度レーザー分光

研究課題

研究課題/領域番号 19H00685
研究機関岡山大学

研究代表者

増田 孝彦  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任准教授 (90733543)

研究分担者 北尾 真司  京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (00314295)
山口 敦史  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (70724805)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードトリウム229 / 核共鳴散乱 / 核異性体 / 原子核時計
研究実績の概要

2020年末より開始した誘電体多層膜コーティングを施した直角プリズムを用いた多段反射型フィルタによる波長選択を押し進め、2022年5月に必要波長域をカバーする反射型フィルタセットの製作に成功した。計30個を超えるプリズムミラーを製作し、個体差を踏まえながら最適な組み合わせを選び出すことで、先行研究の示唆する149nm付近を中心に±6nm程度をカバーできている。
立体配置による背景光削減、アンチコインシデンス検出器による背景事象削減も機能しており、主要な背景事象は光検出器そのものの暗電流(1秒あたり0.05カウント)である。したがって非常に微弱な信号光も検出できるようになっている。
そのほか、信号の検出量を増やすための幾何効率を改善する集光ミラーの導入なども行った。
それらの改善に加え、共同研究者らの開発した高濃度トリウム結晶と、高分解能X線モノクロメータを組み合わせたビーム実験を行った。ビーム実験はアイソマー準位からの脱励起に伴う真空紫外光の発光観測が目的である。アイソマー準位の寿命を1800秒程度と仮定し、トリウム結晶のX線照射による損傷も考慮し、600秒のX線照射と1800秒の脱励起光観測の手順を繰り返した。照射するX線ビームのエネルギーをスキャンしたところ、共鳴に一致するエネルギーの時のみ信号の超過が観測された。本研究課題は今年度で終了ではあるが、アイソマー準位からの発光を示唆する極めて重要な成果が得られた。今後はこの超過の詳細を確認することが重要となる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] TU Wien(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      TU Wien
  • [雑誌論文] Development of Time- and Energy-Resolved Synchrotron-Radiation-Based Mossbauer Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kitao S.、Masuda R.、Fujihara T.、Tajima H.、Nagasawa N.、Yoda Y.、Masuda T.、Yoshimura K.、Seto M.
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2380 ページ: 012136

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2380/1/012136

    • 査読あり
  • [学会発表] トリウム229 アイソマー状態からの脱励起真空紫外光探索に向けた高密度 NRS 標的開発2023

    • 著者名/発表者名
      平木貴宏
    • 学会等名
      第16回核共鳴散乱研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] トリウム229アイソマー準位探索のための核共鳴散乱標的の開発2023

    • 著者名/発表者名
      福永優太
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] トリウム229アイソマー状態からの脱励起真空紫外光の探索2023

    • 著者名/発表者名
      平木貴宏
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] 固体原子核時計の実現へ向けた放射光X線を用いたトリウム229結晶の特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      高取沙悠理
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] 原子核時計実現にむけたトリウムイオンのトラップとレーザー分光2023

    • 著者名/発表者名
      山口敦史, 重河優大, 羽場宏光, 和田道治, 香取秀俊
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第43会年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Search for the nuclear isomeric state of 229 Th toward nuclear clock2022

    • 著者名/発表者名
      平木貴宏
    • 学会等名
      RCNP研究会 「中性子と原子で探る基礎物理」
    • 招待講演
  • [学会発表] An optical nuclear clock2022

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi
    • 学会等名
      Virtual Humboldt Colloquium, “Top Global Research” and the Humboldt network: New Frontiers of German-Japanese Scientific Cooperation
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser spectroscopy of triply charged thorium ions towards a nuclear clock2022

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, Y. Shigekawa, H. Haba, M. Wada, and H. Katori
    • 学会等名
      2022 URSI-Japan Radio Science Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原子核時計実現にむけたトリウムイオントラップ装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      山口敦史, 重河優大, 羽場宏光, 和田道治, 香取秀俊
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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