| 研究課題/領域番号 |
20K14534
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
北島 謙生 北海道大学, 低温科学研究所, 博士研究員 (70845445)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 氷 / 光脱離 / 水分子 / 星間分子雲 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，星間分子雲に分布するH2O氷表面がCOで覆われた二層構造氷(CO-H2O氷)から下層のH2Oの光脱離が起こりうるかを検証し，分子雲の気相H2Oの起源を説明しうるかについて示唆を得ることである．光刺激脱離法と共鳴多光子イオン化法(REMPI)を組み合わせた高感度分子検出法を用い，極低温のCO-H2O氷から光脱離したH2Oの検出実験に取り組む．
初年度は，単体のH2O氷でのH2O検出を行い，その上にCOを蒸着しながらH2O脱離の有無を調べた．10ケルビンの金属基板に試料ガスを暴露して氷を作成し，532nmレーザーの照射により氷表面のH2Oを脱離させた．532nmレーザーの場合，主に金属基板で吸収され，生じたフォノンの伝搬により氷表面から分子が脱離しうることが知られる．先行研究で使用された157nmレーザーの場合，大気酸素による吸収を防ぐガスパージラインが必要で，本研究では他の実験で用いるセットアップと干渉する恐れがあったため，532nmレーザーの使用を選択した．得られたREMPIスペクトルから，表面から脱離したH2Oを検出できていることを確認した．またH2O氷上にCOを蒸着させFT-IRからCOの厚さを算出したところ，少なくとも数分子層のCOを蒸着した限りではH2Oの脱離量にほとんど変化が見られなかった．これはCO固体の多孔質構造から，H2O脱離の抑制にはより多くのCO蒸着量が必要である可能性を示唆する．さらに現在はH2Oが脱離しうるCOの蒸着量についてより定量的な評価を進めている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに532nmレーザーによるH2O氷からのH2O検出と，CO-H2O氷を用いた予備実験を終えることができた．赤外吸収の測定から，H2Oの脱離量は少なくとも数分子層のCO蒸着量ではほとんど変化せず，H2O脱離量の減少にはより厚いCO蒸着量が必要となることが分かった．今後はCOの厚さを系統的に変化させてH2O脱離量を測定する予定であるが，532nmレーザーによるH2O検出とFT-IRによるCOの厚さ評価などの予備実験を本年度内に終えられたことから，おおむね順調に進んでいると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はH2O氷からのH2O脱離量に対するCO厚さ依存性を測定する．COの厚さについてはFT-IRでモニターし，H2Oの脱離に及ぼすCOの被覆効果について定量的に見積もる．また上述の測定ではアモルファス構造のCO固体を作成したが，CO結晶を蒸着した場合との比較実験も計画している．以上の結果から下層のH2O脱離が起こりうるCOの厚さや構造などの効果を明らかにし，H2Oの脱離に関する天文学的な示唆を得たい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度，色素レーザーのポンプ光として用いていたNd:YAGレーザーの回路系に突如不具合が生じ，次年度においてメンテナンスを依頼する必要が出たため．
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