研究課題
二重ベータ崩壊実験が、この宇宙では反物質ではなく物質の存在が支配的であることへの直接的な説明与えるとされており、Ca-48同位体がその崩壊観測に特に有力な物質であると期待されている。しかし、Ca-48の天然同位体存在比は0.2％と低いため、これを濃縮する技術が切望されている。そこで、レーザーの輻射圧を用いたCaの同位体分離法について検討した結果、原子ビームからの同位体選択的偏向で、濃縮可能であることが予測できた。本研究では、レーザーの輻射圧を利用して、特定の同位体のみを選択的に原子ビームから偏向させることにより分離する手法の実現を目指し、実験的研究を進めた。以下に得られた成果をまとめる。①原子蒸気発生用真空チェンバーの構築：他の原子・分子との衝突が起こらない環境で実験を行う必要があるため、Caをヒータ加熱あるいは電子ビーム加熱して原子蒸気を発生させたのち、アパーチャーでコリメートしてCa原子ビームとした。効率よい実験のため、真空チャンバーは2式準備した。②原子ビーム偏向測定用質量分析計の構築と実験：レーザー照射による原子ビーム偏向の程度や同位体選択性を直接測定するための手法として、原子ビームの任意の場所におけるCaの質量分析（同位体分析）ができる体系を構築した。YAGレーザー光照射による局所的な光イオン化と飛行時間法による質量分析の組み合わせである。これにより、存在比0.2％のCa-48の観測ができている。③原子ビーム偏向測定用スペクトルシフトの測定：上記の②とは別に、吸収スペクトルのドップラーシフトを観測することにより測定可能であることがわかった。最終年度にはこれを受けて、準備した２台の半導体レーザーの一方を偏向用に、他方を吸収スペクトル測定用とし偏向測定を目指した。レーザー誘起蛍光法による吸収スペクトル観測結果から、ドップラーシフト観測が可能であることを確認した。
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