| 研究課題/領域番号 |
21H01107
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
陣内 修 東京工業大学, 理学院, 教授 (50360566)
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| 研究分担者 |
武貞 正樹 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30311434)
尾田 欣也 東京女子大学, 現代教養学部, 教授 (60442943)
櫻井 浩 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80251122)
石川 健三 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (90159690)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | フェルミ黄金率 / 陽電子消滅 / X線コンプトン散乱 / ラマン分光 / 散乱理論 |
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| 研究実績の概要 |
量子力学の遷移確率計算で基礎となる「フェルミ黄金率」に対する補正項として，量子波束の性質に基づく遷移定数成分 (Pd補正項)を提案しその存在を検証する実験・理論研究を行っている。3つの量子電磁力学過程を用いた実験および理論研究を行っている (1) 陽電子消滅実験に関しては先行研究を凌ぐ測定感度向上にむけた装置改良を進めてきた。昨年度までに線源強度を増強した際に生じる幾つかの測定課題を解決したたため，本年度は本測定に向け改良を加えたセットアップを組み上げ，中期測定を行った。(2)Al単結晶のコンプトン散乱X線エネルギースペクトルの測定結果に関して，新たに複数の結晶方位に関して解析した。いずれの方位においても高運動量成分の計測数が理論計算より多かった。これはフェルミ黄金律補正項の寄与の可能性がある。 (3) 光のラマン散乱実験においては，ハイパーレイリー散乱，レイリー散乱スペクトルを散乱体の大きさを制御して同時測定し，メインピークの相対波長が測定限界の分解能内でフェルミの黄金律に矛盾しないことを明らかにした。本研究成果で補正項成分の検証に用いる評価基準と指標を得た。(4) 理論研究では，量子力学の基本的物理量である状態遷移の確率を規格化波動関数（波束）で計算し，従来の平面波による計算では不定であった定数項まで含めて求めた。この遷移確率は，従来の確率にはない性質をもち，従来の範囲を超えた領域と分野に適用でき，従来の確率で説明・理解が困難であったミクロからマクロまでの現象の理解を可能にする。
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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
3つの量子電磁力学過程を用いた実験および理論研究の進捗を述べる。(1) 陽電子消滅実験に関しては，先行研究に比して陽電子線源を大幅に強化しており事象重複の影響を抑えるための機構を導入したセットアップで中期測定データを取得した。データ解析を行い，測定データの品質を確認・評価している。順調に進んでいる。(2) X線コンプトン散乱実験では，当初は複数の物質の測定を行う予定であったが，同一試料（単結晶）の異方性を解析することで，測定の誤差を縮減することとした。複数方位の測定が完了しており，概ね計画通りである。(3) 光のラマン散乱実験においては，強誘電性相転移の前後でハイパーレイリー散乱とレイリー散乱のスペクトルをダブルモノクロメータを用いて同時に測定した。フォトンの波束の大きさの違いに依存したスペクトル中心の変化を測定限界の分解能で調べ，メインピークの相対波長がフェルミの黄金律に矛盾しないことを明らかにした。本実験で補正項成分の検証に用いる評価基準を得た。順調に進んでいる(4) 理論計算では，共鳴状態を中間状態に持つ２体散乱の振幅を、波束に基づいて解明した。その結果共鳴状態の波束の振幅には黄金律項と補正項がともに必要であることが示された。またQEDプロセスや強い相互作用粒子の遷移で，補正項が黄金律項にはない特徴や大きさを持つことが示され，補正項が自然現象において重要な役割を演ずることが確認・検証された。これらの論文は現在準備中であり，予定通り進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
3つの量子電磁力学過程を用いた実験および理論研究の今後の推進方策を述べる。(1) 陽電子消滅実験では，中期測定のデータ品質の確認をし装置の微修正ののち，長期測定へ移る。データ解析を行い，補正項寄与の検証を行う。(2) X線コンプトン散乱実験では，フェルミ黄金律補正項の寄与を考慮した理論計算と比較するために，単結晶の複数方位の測定結果を解析し比較検討する。(3) 光のラマン散乱実験においては，昨年度明らかにしたレイリー散乱のメインピークを基準として用いて，さらに高分解能なファブリ・ペロー干渉分光計で最も補正項成分の発生が期待される超前方ブリルアン散乱実験を行い補正項成分を検証する。(4) 理論計算では，量子力学に基礎を置く遷移現象を，平面波による近似的な記述に代わり規格化状態（波束）によって厳密に定式化する。この結果を物理だけでなく幅広い自然科学分野におけるミクロからマクロまでの現象に適用する。これにより太陽コロナ加熱，異常レーリー散乱，他の未解明な問題を解決する。
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