2017 Fiscal Year Annual Research Report

Application of spin conversion reactions of positronium for analyzing the atomic scatterings

Research Project

Project/Area Number	15H03703
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	齋藤晴雄東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60235059)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	澁谷憲悟東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20415425)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	陽電子 / ポジトロニウム / 原子散乱 / スピン－軌道相互作用 / 電子対消滅放射線 / シンチレーション検出器 / デジタルオシロスコープ
Outline of Annual Research Achievements	低エネルギー領域（室温～６５０度）におけるポジトロニウム（Ｐｓ）－Ｘｅ原子散乱の測定結果（消滅率・運動量移行断面積）に部分波解析を適用し、散乱パラメータを求めた。この解析から、ＰｓのＸｅガス中での消滅率が温度とともに著しく増大する現象は、スピン転換消滅［ＰｓとＸｅ原子のスピン軌道相互作用により、スピン三重項Ｐｓ（ｏ－Ｐｓ）が短寿命のスピン一重項Ｐｓ（ｐ－Ｐｓ）に転換することによる消滅率］とピックオフ消滅率（ｏ－Ｐｓの陽電子がＸｅ原子の中の電子と衝突して対消滅することによる消滅率）のエネルギー依存性として説明され、この二つの消滅経路以外を考慮する必要はないことが分かった。（２０１３年の研究では、ピックオフ消滅率の温度依存性が他のガスに比べて極めて大きいことから、共鳴状態などの未知の消滅経路が存在する可能性が残されていた。）解析の結果、Ｐｓ－Ｘｅ散乱の散乱長はボーア半径の２．０６±０．１０倍と求められた。これは、Ｐｓ－Ｘｅ散乱を支配する長距離力は引力（ファンデルワールス力）であるが、Ｘｅのポテンシャルは全体としてＰｓに弱い斥力を及ぼすことを示唆しており、これまでの理論的な予想とも一致している。また、Ｐｓのエネルギーがゼロの極限では、全断面積が１２±２×（１０の－２０乗）［ｍの２乗］と求められた。これは、Ｐｓ中の陽電子が電子よりも強くポテンシャルを感じていることを示唆している。また、微分散乱断面積を計算すると、低エネルギー領域でのＰｓ－Ｘｅ散乱では、前方散乱の割合が高いことが示された。これは、低エネルギー領域でもｐ波散乱の寄与が無視できないためであり、ｓ波散乱で禁制のスピン転換消滅が室温でも高い割合で観測される事実と一致する。以上の結果をフィジカル・レビュー・Ａ誌に投稿し、２０１８年３月３０日付で受理された。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。