| 研究課題/領域番号 |
20H04461
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 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 |
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研究代表者 |
横尾 哲也 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 (10391707)
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| 研究分担者 |
金子 直勝 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 (10870222)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 量子ビーム / 熱外中性子 / 電子励起 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は以下の二つの目的としている。
1）固体物質中の電子エネルギーに迫る熱外中性子を積極利用し、中性子スピンと電子スピンとの相関による散乱断面積を観測することにより、これまでに成されなかった中性子による電子励起を捉える。熱外中性子など高エネルギー中性子発生に有利なパルス中性子を利用した「高エネルギー中性子による電子励起」の測定技術を確立する。
2）「高エネルギー中性子による電子励起」を用いて、物性を理解する上で大変重要な電子の運動を捉える。当該研究課題では特に強相関電子系におけるスピン-電荷分離に着目し、高温超伝導体や低次元磁性体で実現する朝永ラッティンジャー液体におけるスピノン-ホロンのバンド分散を捉える。
このように熱及び熱外高エネルギー中性子散乱を用いた実験をおこなうが、令和2年度はその準備を進めた。特に、1）純良単結晶試料の育成と2）低効率中性子モニターの開発について注力した。1）の試料準備のための化学合成、試料焼結、単結晶育成（FZ法）などはKEK（東海キャンパス）の一部と、これまで共同研究でおこなっている東大物性研施設での準備を進め、特に結晶化試料棒作成のための縦型（自動昇降機能付き）仮焼炉を新たに整備した。また、2）のモニター開発については、これまでJ-PARCの大強度中性子散乱施設で開発されたN2モニターの調査検討をおこない、実機製作に向けた仕様検討を進めている。特に、現在の仕様ではCF4ガスの中性子粒子による劣化問題が懸念されており、その対策も併せて行う。導入する高分解能チョッパー分光器（HRC）と本実験に関して最適化した設計をおこなう必要があるが、令和3年度の実機設計に反映する。
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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
研究実績の概要に示した当該研究目的遂行のための準備が必要であり、当初からの想定である。その準備検討が概ね順調に進展した。来年度は本年度の成果を元に以下に示す推進方策を推し進める。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度の成果を受けて今後、
1）純良単結晶試料の育成、2）低効率中性子モニターの開発、3）中性子ビームラインへの実装、4）中性子散乱実験、を順次推進してゆく。
1）については試料準備のための化学合成、試料焼結、単結晶育成（FZ法）などの準備及び整備を進めてきた。今後はこれらの設備を利用して単結晶育成を開始する。得られた結晶試料についてはあわせてその結晶評価と物性評価を行うことで、良質な試料育成を目指す。予定している試料の中性子吸収断面積はさほど大きくないので、その強度は結晶の量に比例すると考えられる。したがって、極力良質かつ大量の結晶を用意する必要がある。2）モニター開発は今年度は去年度実施したN2モニターの調査検討を踏まえた、実機仕様検討と製作を進める。特に、現在の仕様ではCF4ガスの中性子粒子による劣化の問題が懸念されており、その対策も併せて行う。導入予定のビームラインHRCは熱外中性子領域の高エネルギーに対応する設計であるが、高エネルギー中性子利用による小角散乱の高効率化を行う。併せて上記3）の中性子ビームラインへの実装と、試験をおこなう。これらが整った段階で、4）中性子散乱実験を実施する。この際、別の中性子分光器も併せて利用し、比較実験が行えるように整備する。
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