Vコース・不安定核重イオンビーム生成装置の開発


 Vコースは現在新設中のコースで、その目的とするところは単一エネルギ・単一電荷の不安定核ビーム生成装置の研究・開発とこの装置によって拡張される物理学研究を行うことです。
 これまでの実験ではβ崩壊核を結晶に埋め込む方法として安定核による核反応の反跳エネルギーを利用し、多くの実績を上げてきました。この方法では、核反応によって生成された不安定核のエネルギーはほぼ一様に分布し、また一般には不安定核はさまざまな電荷を持ちます。このため、β-NMR法などによって測定される物理量はこのエネルギーの広がりの範囲内での平均値ということになります。
 これに対して単一エネルギ・単一電荷の不安定核ビームを用いれば、ビームのエネルギーを変化させることによって、エネルギーに依存する物理量が観測されます。

 例を挙げてみましょう。従来の方法で生成されるビームを結晶に入射すると、埋め込み位置は結晶の表面からある深さよりも浅い領域にほぼ一様に分布します。したがって、このビームを用いて測定される物理量はこの埋め込み位置の広がり内での平均値となります。しかし、同じ結晶でも表面での結晶構造、表面から2、3層深い所の結晶構造、表面からずっと深いところでの結晶構造は一般に異なるので、従来の方法ではこれらの場所のなかで展開される物理現象の相違を分離して観測する事は出来ません。
 これに対して単一エネルギー単一電荷の不安定核ビームを結晶に入射すると、埋め込み位置が結晶の表面からある深さの所に集中します。つまり、測定される物理量はこの深さの所だけの物理量ということになります。従って、ビームのエネルギーを変化させると、結晶表面からの深さに依存する物理量が観測できます。

 この他にも単一エネルギー・単一電荷の不安定核ビーム生成装置を使用することで新しく展開される研究分野があります。その例をもう少し挙げてみましょう。

◯物質の表面の効果を排除した結晶中での物理現象の研究

→ 固体物理、核物性など

◯局所的に高密度の不純物イオンが存在する場合の物理現象の研究

→ 半導体・強磁性体物理など

◯物質の表面における結晶構造や表面物理現象の研究

→ 表面物理、核物性、化学など

◯不安定核の関与する各種反応断面積(反応の起こる確率)の測定

→ 原子核物理、宇宙物理など

 もちろん、今まで挙げた例はごくわずかなものです。このように単一エネルギー単一電荷の不安定核ビームを得ることで、より広範囲な物理研究を、より精度良く行うことができます。Vコースではこうした物理研究の拡張を行う為に、単一エネルギー単一電荷の不安定核ビーム生成装置の研究・開発に取り組んでおります。


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