2022 Fiscal Year Final Research Report

Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams

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Project Area	Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams
Project/Area Number	18H05457
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Takahashi Tadayuki 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50183851)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村哲東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50280722) 東俊行国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (70212529) 木野康志東北大学, 理学研究科, 教授 (00272005) 二宮和彦大阪大学, 放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センター, 准教授 (90512905) 上野秀樹国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50281118) 渡辺伸国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (60446599) 三宅康博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, 研究員 (80209882) Patrick Strasser 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, 講師 (20342834) 能町正治大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (90208299)
Project Period (FY)	2018-06-29 – 2023-03-31
Keywords	量子ビーム / 負ミュオン / 硬X線・ガンマ線イメージング / 超高分解能分光
Outline of Final Research Achievements	We conducted new research in a wide range of areas: application of superconducting X-ray detectors to fundamental physics, muon-catalyzed fusion, hadron physics, and nuclear physics using high energy photons and polarized RI beams, non-destructive elemental analysis of Ryugu samples, and simultaneous multi-nuclide in vivo imaging. We established an analytical method for small meteorite samples in non-destructive elemental analysis. In the experiment to verify the QED effect using muon characteristic X-rays, we measured the absolute energy of muon characteristic X-rays from μNe with an extremely high accuracy of 6298.8 eV (statistical error: 0.04 eV, systematic error: 0.26 eV). Through collaboration with medical and pharmaceutical researchers, we have succeeded in imaging weak RI accumulations in the bodies of small animals, which are difficult to detect with conventional equipment.
Free Research Field	宇宙物理実験
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	宇宙観測を目的に開発された検出器技術が、異分野の問題解決につながると共に優れた検出器が様々な分野の発展をリードする事を示した。ミュオン分子共鳴状態はミュオン触媒核融合の要であるが、直接観測したことがなかった。これをミュオン特性X線による振動分光により初めて捉えることに成功した。超伝導X線検出器がいわゆるゲームチェンジャーの役割を果たして、新しいミュオン原子分子物理学が創成されたといえる。医学研究においては、従来装置では検出が難しい小動物の体内の微弱なRIの集積の画像化が可能となった。今後、がんなどの放射線内用療法における薬物動態の可視化に発展することが期待され、社会的インパクトも極めて高い。