シリカ・エアロジェルを利用したポジトロニウム-気体分子相互作用の研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460037
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤原 邦男 東京大学, 教養学部, 教授 (40012314)
• 研究分担者: 長嶋 泰之 東京大学, 教養学部, 助手 (60198322) ; 兵頭 俊夫 東京大学, 教養学部, 助教授 (90012484)
• キーワード: シリカ・エアロジェル / ポジトロニウム / 陽電子 / 気体分子

研究概要

表題のシリカ・エアロジェルと呼ばれる物質は、平均直径50A程度のSiO_2微粒子が空隙の多い無秩序な3次元網目を形成している特殊な物質である。これに陽電子を注入すると、SiO_2微粒子内で生成されたポジトロニウム(Ps)が粒子表面から1eV程度のエネルギを持ってとび出し空隙中を動き回る。従って空隙中に気体を導入した際の気体分子との衝突によるPsの減速過程を、2光子角相関や時間分割ドップラ幅測定を用いて追いかければ、Psと気体分子との相互作用について開拓的な研究を行なうことが可能になる。このことは近年、兵頭らにより指摘され、既に先駆的な研究成果も得られている。本年度は昨年度に購入した電磁石を角相関装置に組み込んで、オルソ・パラ混成効果によるPs寿命の制御を可能ならしめた状態で、気体の種類や圧力を変えつつ一連の測定を行なった。同じ圧力で気体の種類を変えた実験では、Psの減速の速さが気体分子の質量に顕著に依存することを見出し、それが分子の回転の励起を無視した弾性衝突モデルで極めて良く説明されることを見た。またO_2について圧力を変化させた実験から、O_2中ではPsのオルソ・パラ転換過程に、弾性、非弾性の2種の過程が共存することを見出し、それ等の断面積を決定し得た。また関連研究として、真空中でのSiO_2微粒子との衝突によるPsの減速過程の研究や、磁場による偏極効果を利用したKI結晶中のPsの準安定自縄自縛状態の精密研究も行なわれ、それぞれ重要な知見が得られている。時間分割ドップラ測定も平行して進行中であるが、まだまとまった結果を得る段階には至っていない。平成元年12月に新研究棟が完成し、全ての装置の解体・移転が行なわれたが、年度末の多忙も災いして、装置の復元・調整には尚しばらく時間がかかる見通しである。

研究成果

• [文献書誌] 柿元満: "Slowing-down of positronium in gases" Positron Annihilation,edited by L.Dorikens-Vanbraet,M.Dorikens and D.Segers(World Scientific,Singapore,1989). 737-739 (1989)
• [文献書誌] 柿元満: "Angular correlation study of positronium formation in Xenon." Positron Annihilation,edited by L.Dorikens-Vanbraet,M.Dorikens and D.Segers(World Scientific,Singapore,1989). 746-748 (1989)
• [文献書誌] 柿本満: "Ortho-para conversion of positronium in oxygen studied by the angular correlation method" Positron Annihilation,edited by L.Dorikens-Vanbraet,M.Dorikens and D.Segers(World Scientific,Singapore,1989). 755-757 (1989)
• [文献書誌] 兵頭俊夫: "Study of positronium states in KI by using magnetic field" Positron Annihilation,edited by L.Dorikens-Vanbraet,M.Dorikens and D.Segers(World Scientific,Singapore,1989). 845-847 (1989)
• [文献書誌] 兵頭俊夫: "Relaxation of the momentum distribution of free positronium atoms interacting with silica fine particles" Positron Annihilation,edited by L.Dorikens-Vanbraet,M.Dorikens and D.Segers(World Scientific,Singapore,1989). 878-880 (1989)
• [文献書誌] 兵頭俊夫: "Evidence for nonexistence of self-trapped positronium in KI at very low temperatures" Physical Review B. 40. 8037-8040 (1989)