原子物理と検出器物理の融合による高エネルギー光子の量子反応過程の解明

结合原子物理学和探测器物理学阐明高能光子的量子反应过程

• 批准号: 22KJ0844
• 负责人: 都築 豊
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2023)The University of Tokyo (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0844/
• 关键词: コンプトンカメラ; 偏光; 多価イオン; 電子ビームイオントラップ; X線; ガンマ線

研究成果は主に以下の三点である。第一に、コンプトンカメラ (CC) と電子ビームイオントラップ (EBIT) を使用して、多価クリプトン (Kr) イオンからの放射性再結合X線の偏光測定実験を遂行した。 実験の際、CCを軸方向に回転させることにより、方位角に対する検出器応答の偏位を評価した。 これは我々が目的とする二電子性再結合X線の偏光測定における系統誤差評価に必要であった。 さらに、多価ビスマス (Bi) イオンからの二電子性再結合X線の測定データを解析し、偏光度の導出に道筋をつけた。第二に、CCを用いた放射線源の可視化および放射点の位置決定のために、ベイズ統計学に基づく新たな手法を開発した。 これは本来の研究計画には陽に含まれていなかったが、上述の偏光測定実験のためのCCの精密な位置較正手法について研究を進めた結果、新手法の発見に至ったものである。 新手法の特長として、放射点の位置を従来手法よりも精度よく、かつ誤差つきで導出可能であることが挙げられる。第三に、CCを原子物理学以外の分野に展開し、原子核からのガンマ線偏光測定実験を遂行した。 これも本来の研究計画には含まれていなかったものであるが、CCの偏光測定性能が事前の予想を超える高さであることが判明したため、原子核分野の研究者との共同研究に至ったものである。 実験には線形加速器を利用し、生成した陽子ビームを鉄標的に照射することでガンマ線を発生させた。以上の成果は、研究代表者の博士論文にて一部を除き発表された。 また、2023年時点で未発表の部分についても2028年までに発表予定である。

研究成果主要有以下三点。首先，我们进行了一项实验，使用康普顿相机 (CC) 和电子束离子阱 (EBIT) 测量多价氪 (Kr) 离子的放射性重组 X 射线的偏振。 实验过程中，通过沿轴向旋转CC来评估探测器响应相对于方位角的偏差。 这对于我们评估双电子复合 X 射线偏振测量中的系统误差的目的是必要的。 此外，我们分析了多价铋 (Bi) 离子的双电子复合 X 射线的测量数据，为推导偏振度铺平了道路。其次，我们开发了一种基于贝叶斯统计的新方法，用于可视化辐射源并使用 CC 确定辐射点的位置。 虽然最初的研究计划中没有明确包含这一点，但我们在对上述旋光实验中精确校准CC位置的方法进行研究后，发现了一种新方法。 新方法的一个特点是能够比传统方法更准确地推算出辐射点的位置，并且存在一定的误差。第三，我们将CC扩展到核物理以外的领域，并进行了测量原子核伽马射线偏振的实验。 虽然这并没有包含在最初的研究计划中，但发现CC的偏振测量性能高于预期，导致与核领域的研究人员进行联合研究。 该实验使用直线加速器，通过将质子束照射到钢靶上来产生伽马射线。除部分例外情况外，上述结果已在首席研究员的博士论文中公布。 此外，截至 2023 年尚未公布的部件计划于 2028 年公布。

项目成果

Polarimetry of hard X-rays from highly charged ions using a Si/CdTe Compton camera

使用 Si/CdTe 康普顿相机对高电荷离子的硬 X 射线进行偏振测定

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Tsuzuki;S. Watanabe;S. Oishi;N. Nakamura;N. Numadate;H. Odaka;Y. Uchida;H. Yoneda;and T. Takahashi
• 通讯作者: and T. Takahashi

Strong Polarization of a J=1/2 -> 1/2 Transition Arising from Unexpectedly Large Quantum Interference

由意外大的量子干涉引起的 J=1/2 -> 1/2 跃迁的强极化

• DOI: 10.1103/physrevlett.130.113001
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: N Nakamura;N Numadate;S Oishi;XM Tong;X Gao;D Kato;H Odaka;T Takahashi,Y Tsuzuki; Y Uchida;H. Watanabe;S Watanabe;and H Yoneda
• 通讯作者: and H Yoneda

Polarization measurement of L-shell radiative recombination x rays from highly charged bismuth ions

高电荷铋离子 L 壳辐射复合 X 射线的偏振测量

• DOI: 10.1103/physreva.105.023109
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Numadate Naoki;Oishi Shimpei;Odaka Hirokazu;Priti;Sakurai Makoto;Takahashi Tadayuki;Tsuzuki Yutaka;Uchida Yuusuke;Watanabe Hirofumi;Watanabe Shin;Yoneda Hiroki;Nakamura Nobuyuki
• 通讯作者: Nakamura Nobuyuki

Application of a Si/CdTe Compton camera for the polarization measurement of radiative recombination X-rays

Si/CdTe康普顿相机在辐射复合X射线偏振测量中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Tsuzuki;S. Watanabe;S. Oishi;N. Nakamura;N. Numadate;H. Odaka;Y. Uchida;H. Yoneda;and T. Takahashi
• 通讯作者: and T. Takahashi