彗星分子の核スピン温度は太陽系形成初期の温度環境を反映するか？

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24740329
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 羽馬 哲也 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (20579172)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 彗星 / 原子核スピン温度 / アモルファス氷

研究概要

彗星から放出されるH2Oの原子核スピン温度は太陽系形成初期の塵の温度を反映していると提唱されているが，そのことを示唆する実験的研究は未だない．本研究ではH2O氷に光を照射しH2Oを気相へ脱離させ，その原子核スピン温度を共鳴多光子イオン化法により測定する実験をおこなった．その結果，氷は8 Kで作製したにもかかわらず，532 nmのレーザーで光刺激脱離をおこしたH2Oの原子核スピン温度は8 Kとは異なることが明らかになった．この結果は，氷から光刺激脱離をおこしたH2Oの原子核スピン温度は，氷生成時の温度を必ずしも反映しない可能性があることを示す．

研究成果

• [雑誌論文] Surface Processes on Interstellar Amorphous Solid Water : Adsorption, Diffusion, Tunneling, Reaction, and Nuclear-Spin Conversion (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, and N. Watanabe
  • 雑誌名: Chemical Reviews 巻: 113, 12 ページ: 8783-8839
  • DOI: 10.1021/cr4000978
• [雑誌論文] Nuclear spin temperatures of hydrogen and water molecules on amorphous solid water (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, T. Hama, and A. Kouchi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1543 ページ: 308-316
  • DOI: 10.1063/1.4812625
• [雑誌論文] Photochemical reaction processes during vacuum-ultraviolet irradiation of water ice (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yabushita, T. Hama, and M. Kawasaki
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology C : Photochemistry Reviews 巻: 16 ページ: 46-61
  • DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2013.01.001
• [雑誌論文] The mechanism of surface diffusion of H and D atoms on amorphous solid water : Existence of various potential sites (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, K. Kuwahata, N. Watanabe, A. Kouchi, Y. Kimura. T. Chigai, and V. Pirronello
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 757, 185 ページ: 12
  • DOI: 10.1088/0004-637X/757/2/185
• [雑誌論文] Water formation through a quantum tunneling surface reaction, OH + H_2, at 10 K (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, T. Hama, K. Kuwahata, H. Hidaka, and A. Kouchi
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 749, 67 ページ: 12
  • DOI: 10.1088/0004-637X/749/1/67
• [雑誌論文] 星間分子雲での微粒子表面における水素の化学物理過程, Physicochemical Processes of Hydrogen on Cosmic Dust in Molecular Clouds (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡部直樹, 香内晃, 羽馬哲也, 日高宏, 大場康弘, 千貝健
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33(12), 2012年12月号 ページ: 662-668
  • DOI: 10.1380/jsssj.33.662
• [学会発表] Development of an ultrahigh vacuum transmission electron mircoscope for in-situ observation of ice (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kouchi, N. Watanabe, H. Hidaka, T. Hama, S. Nakatsubo, K. Fujita, K. Sinbori, and M. Ikeda
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on the Physics and Chemistry of Ice(PCI-2014)
  • 発表場所: Thayer School of Engineering at Dartmauth, Hanover, US.
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] Role of quantum tunneling for the formation of H_2O by reaction of H_<2 >with OH on interstellar grains (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, T. Hama, K. Kuwahata, H. Hidaka, and A. Kouchi
  • 学会等名: 247th ACS Chemistry & Materials for Energy
  • 発表場所: The Dallas convention center, Dallas, USA
  • 年月日: 20140316-20
• [学会発表] Diffusion of hydrogen atom on amorphous solid water : Thermal or tunneling? (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, K. Kuwahata, T. Hama, and A. Kouchi
  • 学会等名: 247th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: The Dallas convention center, Dallas, USA
  • 年月日: 20140316-20
• [学会発表] 分子雲有機物の生成・分析にむけた光化学反応実験装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也
  • 学会等名: 「宇宙における分子進化:星間雲から原始惑星系へ」平成25年度研究集会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 20131127-28
• [学会発表] 氷表面における水素原子の熱拡散およびトンネル拡散の実験研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑畑和明, 羽馬哲也, 日高宏, 香内晃, 渡部直樹
  • 学会等名: 第38回原子衝突学会年会
  • 発表場所: 理化学研究所(和光)鈴木梅太郎記念ホール(埼玉県)
  • 年月日: 20131116-17
• [学会発表] 氷表面において水素原子はトンネル拡散するか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑畑和明, 羽馬哲也, 日高宏, 香内晃, 渡部直樹
  • 学会等名: 第34回原子衝突若手の会秋の学校
  • 発表場所: 熱海姫の沢自然の家(静岡県)
  • 年月日: 20131012-14
• [学会発表] 氷の表面でおきる化学反応とその天文学における意義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也
  • 学会等名: 第34回原子衝突若手の会秋の学校
  • 発表場所: 熱海姫の沢自然の家(静岡県)
  • 年月日: 20131012-14
• [学会発表] 低温アモルファス氷上での水素原子表面拡散の同位体効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑畑和明, 羽馬哲也, 日高宏, 香内晃, 渡部直樹
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] The Ortho-Para Ratio of H_2O Desorbed from Ice : Implications for Cometary Coma (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, A. Kouchi, and N. Watanabe
  • 学会等名: Goldschmidt2013
  • 発表場所: Firenze Fiera Congress & Exhibition Center, Florence, Italy
  • 年月日: 20130825-30
• [学会発表] 氷でおきる化学反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也
  • 学会等名: 衛星系研究会:衛星観測から探る衛星形成環境
  • 発表場所: 定山渓温泉渓流荘(札幌)
  • 年月日: 20130807-09
• [学会発表] Surface number density of physisorbed H and D atoms on water ice during continuous atomic deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kuwahata, T. Hama, A. Kouchi, and N. Watanabe
  • 学会等名: 29th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: Katahira Sakura Hall, Tohoku Univ., Sendai
  • 年月日: 20130605-07
• [学会発表] Experimental study of quantum-tunneling surface reaction OH + H_<2 >→H_2O+ H at 10 K (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, T. Hama, H. Hidaka., K. Kuwahata, and A. Kouchi
  • 学会等名: 29th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: Katahira Sakura Hall, Tohoku Univ., Sendai
  • 年月日: 20130605-07
• [学会発表] Ortho-to-para Ratio of Water Molecules Thermally Desorbed from Ice (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hama
  • 学会等名: Workshop on Ice and Water Films
  • URL: http://cmd.snu.ac.kr/IceWorkshop.htm
  • 発表場所: Mogam Hall, Seoul National Univ., Seoul, South Korea
  • 年月日: 20130506-08
• [学会発表] 表面への水素・重水素原子照射による吸着原子数密度の同位体依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑畑和明, 羽馬哲也, 日高宏, 香内晃, 渡部直樹
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Physics and chemistry of hydrogen on cosmic dust : diffusion, spin temperatures, and water formation (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, T. Hama, H. Hidaka, Y. Kimura, A. Kouchi, Y. Oba, and V. Pirronello
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Poipu, Kauai, Hawaii
  • 年月日: 20130225-27
• [学会発表] Development of an ultrahigh vacuum low temperature transmission electron microscope for in situ observation of ice (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kouchi, N. Watanabe, H. Hidaka, T. Hama, S. Nakatsubo, K. Fujita, K. Sinbori, and M. Ikeda
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Poipu, Kauai, Hawaii
  • 年月日: 20130225-27
• [学会発表] Experimental measurements of nuclear-spin temperature of thermally desorbed water molecules from ice (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, N. Watanabe, and A. Kouchi.
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Poipu, Kauai, Hawaii
  • 年月日: 20130225-27
• [学会発表] Surface diffusion mechanism of H and D atoms on amorphous solid water (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kuwahata, T. Hama, N. Watanabe, A. Kouchi, Y. Kimura, and V. Pirronello
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Poipu, Kauai, Hawaii
  • 年月日: 20130225-27
• [学会発表] 固体ベンゼンの水素原子トンネル付加反応によるシクロヘキサン生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也, 植田寛和, 渡部直樹, 香内晃
  • 学会等名: 第38回原子衝突学会年会
  • 発表場所: 理化学研究所(和光)鈴木梅太郎記念ホール(埼玉県)
  • 年月日: 20130116-17
• [学会発表] 水素分子-氷表面相互作用研究のための分子線装置開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 羽馬哲也, 中坪俊一, 森章一, 藤田和之, 齋藤史明, 香内晃, 渡部直樹
  • 学会等名: 第19回低温科学研究所技術部技術報告会
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所(北海道)
  • 年月日: 2013-12-13
• [学会発表] 天文学におけるオルトーパラ分子比の意義と実験研究によるアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也
  • 学会等名: 第2回卓越拠点物理化学若手ワークショップ 核スピン異性体(オルト-パラ)分子科学の新展開～孤立分子から凝縮相・天体観測への応用～
  • 発表場所: 京都大学理学部6号館(京都府)
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] 低温アモルファス氷表面に物理吸着した水素原子の拡散 (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也, 桑畑和明, 渡部直樹, 香内晃, 千貝健
  • 学会等名: 第3回真空・表面科学若手勉強会
  • 発表場所: 甲南大学ポートアイランドキャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 20121112-13
• [学会発表] Laboratory measurements of spin temperature of water molecules from ice in thermal desorption (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, N. Watanabe, and K. Kouchi
  • 学会等名: Workshop on Interstellar Matter 2012
  • 発表場所: Hokkaido Univ. Sapporo
  • 年月日: 20121017-19
• [学会発表] Water formation by OH + H_<2 > on grain surfaces at 10 K : large isotope effects by quantum tunneling (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, T. Hama, K. Kuwahata, H. Hidaka, and A. Kouchi
  • 学会等名: Workshop on Interstellar Matter 2012
  • 発表場所: Hokkaido Univ. Sapporo
  • 年月日: 20121017-19
• [学会発表] The surface diffusion mechanism of hydrogen atom on interstellar ice (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kuwahata, T. Hama, N. Watanabe, A.Kouchi, and Y. Kimura
  • 学会等名: Workshop on Interstellar Matter 2012
  • 発表場所: Hokkaido Univ. Sapporo
  • 年月日: 20121017-19
• [学会発表] Spin temperature of water molecules desorbed from ice produced by photolysis of a CH_4/O_2 solid mixture and its implication in a cometary coma (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Radiation Chemistry
  • 発表場所: Proctor Academy, Andover, New Hampshire, USA
  • 年月日: 20120729-0803
• [学会発表] The diffusion mechanism of H atom on the surface of amorphous solid water : quantum tunneling or thermal hopping (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, K. Kuwahata, A. Kouchi, and N. Watanabe
  • 学会等名: 第28回化学反応討論会 28^<th> Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンパス(福岡県春日市)
  • 年月日: 20120606-08
• [学会発表] 彗星コマの水分子の核スピン温度は彗星氷の生成温度を反映しているか?Does nuclear-spin temperature of water molecules in comet coma reflect the formation temperature of the cometary ice? (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也, 渡部直樹, 香内晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 20120520-25
• [学会発表] 星間塵表面での水分子とその重水素置換体生成, Formation of H_2O and its isotopologues on interstellar grains(2012) (2012)
  • 著者名/発表者名: 大場康弘, 渡部直樹, 羽馬哲也, 桑畑和明, 日高宏, 香内晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県)
  • 年月日: 20120520-25
• [学会発表] Nuclear-Spin Temperature of Water Molecules Thermally Desorbed from Ice : A Laboratory Study (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, N. Watanabe, and A. Kouchi
  • 学会等名: ACM2012 (Asteroid, Comets, Meteors(2012))
  • 発表場所: Niigata Toki Messe (Niigata Convention Center), Niigata
  • 年月日: 20120516-20
• [学会発表] Surface Chemical Reactions to the Formation of Solid H_2O and its Isotopologues on Interstellar Grains at 10K (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, H. Hama, K. Kuwahata, H. Hidaka, and A. Kouchi
  • 学会等名: ACM2012 (Asteroid, Comets, Meteors(2012))
  • 発表場所: Niigata Toki Messe (Niigata Convention Center), Niigata
  • 年月日: 20120516-20
• [学会発表] Chemical Reaction on Interstellar Grain Surfaces (星間塵表面でおきる化学反応) (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama
  • 学会等名: The 76th Seminar on Formation of Stars & Planets (第76回「星・惑星形成」ゼミ)
  • 発表場所: 名古屋大(愛知県)
  • 年月日: 2012-05-26
• [備考]
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/index.html