完全偏極超低速ミュオンの開発

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22246008
• 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, 物質構造科学研究所, 教授 (80209882)
• 研究分担者: 下村 浩一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60242103) ; PATRICK Strasser 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (20342834) ; 西山 樟生 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (50164611) ; 河村 成肇 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (60311338) ; 池戸 豊 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (90415050) ; 牧村 俊助 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 技師 (10391715) ; 藤森 寛 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 先任技師 (60391786) ; 長嶋 泰之 東京理科大学, 理学部, 教授 (60198322)
• キーワード: ミュオン / 超低速ミュオン / 真空紫外レーザー / パルスレーザー / 表面 / 仕事関数 / Na蒸着 / 水素

研究概要

これまでにパルス状ミュオン（μ）ビームと真空紫外レーザー (VUV) 光を組み合わせるという新しい手法により、従来不可能とされた低速・高エミッタンス・高時間分解能を有し、且つ従来の1/100のビーム径をもつ超低速μビームを創り出すことに成功している。しかしながら、超低速μビームをプローブとした表面物性研究をさらに進展させるためには、打ち込み深さを1 nmの精度で制御可能ならしめると同時に、μのスピン状態を制御する開発が極めて重要である。本研究では、超低速μビームの単色性の向上・マイクロビーム化を行うための低温度超低速μ生成標的の開発及びμが電子を２個有するMu-ビームの開発を行うことを目的としている。本研究の最終目標は、表面水素研究やナノ物性研究ひいてはスピントロニクス等の産業応用に展開が待ち望まれている画期的な表面・界面研究のプローブとして、完全偏極・高輝度超低速μビームを誕生させることである。
今年度は、標的チャンバー、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン（W）の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための準備、実験を行っている。熱Mu並びにMu-の生成に成功したと考えられるプレリミナリな結果が得られたので、現在、詳細な解析を行っている。

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

標的チャンバー、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン（W）の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための準備、実験を行った。熱Mu並びにMu-の生成に成功したと考えられるプレリミナリな結果が得られたので、現在、詳細な解析を行っている。

今後の研究の推進方策

今後、詳細解析を進めると共に、タングステン（W）と同様に水素の溶解エンタルピーの大きいイリジウム（Ir)や、全く生成過程が異なるシリカエアロジェルなどの試料を用いて、発生のメカニズムを調べると共に、生成条件の最適化を計っていく。

研究成果

• [雑誌論文] Ultra slow muon microscopy by laser resonant ionization at J-PARC, MUSE (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y. Ikedo, Y. Shimomura, K. Strasser, P. Kawamura, N. Nishiyama, K. Koda, A. Fujimori, H. Makimura, S. Nakamura, J. Nagatomo, T. Kadono, R. Torikai, E. Iwasaki, M. Wada, S. Saito, N. Okamura, K. Yokoyama, K. Ito, T. Higemoto, W.
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 216 ページ: 79-83
  • DOI: 10.1007/s10751-012-0759-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] J-PARC Muon Facility, MUSE (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Miyake, Koichiro Shimomura, Naritoshi Kawamura, Patrick Strasser, Akihiko Koda, Shunsuke Makimura, Hiroshi Fujimori, Yutaka Ikedo, Kazutaka Nakahara, Soshi Takeshita, Mineo Kato, Kenji Kojima, Yasuo Kobayashi, Kusuo Nishiyama, Ryousuke Kadono, Wataru Higemoto, Takashi U. Ito, Kazuhiko Ninomiya, Kenya Kubo and Kanetada Nagamine
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 30 ページ: 46–49
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.04.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] MUSE, the goddess of muons, and her future (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kadono and Yasuhiro Miyake
  • 雑誌名: Rep. Prog. Phys 巻: 75, 026302 ページ: 11
  • DOI: 10.1088/0034-4885/75/2/026302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Status of the Superomega Muon Beam Line at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 30 ページ: 34-37
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.04.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra Slow Muon Microscopy for Nano-science (2011)
  • 著者名/発表者名: Y Miyake,N Nishida,J Yoshino, W Higemoto,E Torikai,K Shimomura,Y Ikedo N Kawamura,P Strasser,S Makimura, H Fujimori,K Nakahara,A Koda,Y Kobayashi, K Nishiyama,R Kadono,T Ogitsu,Y Makida, K Sasaki,T Adachi,K Nagamine
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 302, 012038 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/302/1/012038
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Status of the Superomega Muon Beamline (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikedo.Y, Miyake.Y, Shimomura. K, Strasser.P,Nishiyama. K, Kawamura. N, Fujimori. H, Makimura.S, Koda. A, Nakahara. K, Ogitsu. T, Makida. Y, Adachi. T, Yoshida. M, Yamamoto.A, Nakamoto.T, Sasaki.K, Tanaka.K, Kimura.N, Higemoto. W, Ajima. Y, Ishida.K, Matsuda.Y, Sato. A
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1382 ページ: 220-222
  • DOI: 10.1063/1.3644317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strongest Pulsed Muon Source at J-PARC MUSE (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1382 ページ: 217-219
  • DOI: 10.1063/1.3644316
  • 査読あり
• [学会発表] Ultra Slow Muon Project at J-PARC MUSE (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: TRIUMF/KEK collaboration meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20120307-20120309
• [学会発表] Ultra Slow Muon Project at J-PARC MUSE (2011)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: TRIUMF/KEK collaboration meeting
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20111107-08
• [学会発表] 超低速ミュオン顕微鏡計画 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 超低速ミュオン顕微鏡研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20110529-30
• [学会発表] J-PARC MUSE 超低速ミュオン顕微鏡計画 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: μSR国際会議
  • 発表場所: メキシコ カンクン
  • 年月日: 20110516-20110521
• [学会発表] ミュオン科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: CROSS産業利用研究会
  • 発表場所: 豊田中央研究所
  • 年月日: 2011-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 超低速ミュオン顕微鏡計画
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 理研 極限粒子ビームシンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 世界最強パルスミュオン源 J-PARC MUSE へようこそ -世界最強パルスミュオン源による挑戦
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 第20回技術部会「先端加速器とミュオン科学-素粒子ミュオンが拓く多彩な応用-」
  • 発表場所: アルカディア市ヶ谷
• [学会発表] J-PARC MUSE で展開される超低速ミュオン顕微鏡計画
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 物理学会（シンポジウム講演）
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 超低速ミュオン顕微鏡
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 新学術領域研究 領域会議
  • 発表場所: 山梨
• [学会発表] J-PARC MUSE MUSEの現状
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: ミュオン科学研究会
  • 発表場所: 大阪大学
• [備考] 超低速ミュオン顕微鏡と極微μSR法創成
  • URL: http://slowmuon.kek.jp