2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12640286
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
汲田 哲郎 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (30271159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶田 雅稔 通信総合研究所, 電磁波計測, 主任研究官
五十子 満大 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (60087004)
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| Keywords | 陽電子 / ポジトロニウム / レーザー励起 / レーザー冷却 / 磁気クエンチ |
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| Research Abstract |
本研究は、電子-陽電子の束縛状態である、水素様原子、ポジトロニウム(Ps)の基底状態(1s)と励起状態(2P)間のレーザー励起を磁気クエンチ効果を用いて観測し、1s→2p遷移を用いるレーザー冷却法の原理的確認を目的とする。Psの1s-2p準位のエネルギー差は5.1eVであり、波長243nmの紫外レーザーにより、励起を行う。このレーザーはCr : LiSAF結晶を972nmで発振させ、4倍高調波を取り出すことによって得ることができる。
Psは、そのスピン状態により、para-Ps(pPs,スピン1重項、寿命0.125nsec)とortho-Ps(oPs,スピン3重項、寿命142nsec)に分けることができる。pPsは主に2光子に崩壊し、oPsは主に3光子に崩壊する。
Psの質量は1022keVであるため、2光子崩壊の時は511keVの光子が反対方向に放出され、3光子崩壊の時は、0〜511keVの連続分布となる。Psに磁場をかけると、ゼーマン効果により、oPsとpPsの混合が起こる(磁気クエンチ)。1s状態では、磁気クエンチを起こすには数kGaussの磁場が必要とされるが、2p状態では数百Gaussの磁場で磁気クエンチが起きる。この性質を利用して、Psの1s→2p励起を確認することができる。即ち、磁場中のPsにレーザーを照射し、1s→2Pを起こすとoPs-pPsの混合が起きる。pPsはoPsに比べて1/1000以下の寿命なため、すぐに崩壊し、みかけ上、oPsからpPsへの一方的な移行が観測される。
実験では、500Gaussの磁場中でPsの崩壊時間分布とγ線のエネルギー分布をレーザーONとOFFの状態で観測した。レーザーON時にはOFF時に比べて、511keV付近のγ線数増加とOnsec付近で崩壊するPs数の増加が観測された。このことから、レーザー励起による1s→2P励起と2P状態の磁気クエンチによるoPs→pPsの移行が確認できた。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] H.Iijima, M.Irako, T.Kumita, M.Kajita 他6名: "Production of Thermal Positronium for Laser Cooking of Ortho-Positronium"Material Science Forum. 363-365. 670-672 (2001)
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[Publications] H.Iijima, M.Irako, M.Kajita, T.Kumita 他3名: "Monte Carlo Study of Ortho-Positronium Laser Cooling"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 3255-3260 (2001)
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[Publications] H.Iijima, M.Irako, T.Kumita 他6名: "Time bunching of slow positrons for lifetime and time-of-flight measurements of ortho-positronium"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (掲載予定). (2002)
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[Publications] T.Kumita, M.Irako, M.Kajita 他7名: "Study on Laser Cooling of Ortho-Positronium"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. (掲載予定). (2002)
