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2011年3月 5日 (土)

反物質と物質が衝突すると

反物質と物質が衝突すると
04 March 2011
RIKEN Research Highlights

詳細は、リンクを参照して下さい。

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H

 反陽子を分子に衝突させると原子に衝突
させたときとは違った振る舞いをすること
が分かった。
 しかも、これは理論的予測とは大きく
異なる。

 スイスのジュネーブ近郊にある欧州原子核
共同研究機関(CERN)では、SFでおなじみの
反物質が日常的に作り出され、原子や分子の
よりよい理解をもたらすために貢献して
いる。

 理研の研究者たちは今回、デンマーク、
日本、英国、ハンガリーの研究者と共同で、
反陽子(陽子と同じ質量をもつが負の電荷
をもつ粒子)が分子と衝突するときの
振る舞いが、原子と衝突するときとは大きく
異なっていることを明らかにした1。

 この研究結果は、今後の原子衝突理論の
妥当性を判断するうえで、重要な基準になる
だろう。

 この実験を行った理研の山崎泰規
上席研究員は、「我々は、負の電荷をもつ
最も単純な粒子の1つである低速の反陽子
を、最も単純な分子標的である水素分子に
ぶつけてみました」と話す。

 低速の反陽子は、原子や分子に衝突させて
その性質を調べるうえで、ほかの粒子
にはない利点をもつ。

 第一に、反陽子は負の電荷をもち、電子
を引きつけないため、理論モデルの構築が
容易である。

 第二に、低速の粒子が標的に衝突する
ときには、長い時間をかけて強く
相互作用するが、複雑な相対論的計算を
行う必要がない。

 CERNの研究チームは、高速の陽子ビームを
イリジウムの塊に撃ち込んで反陽子を作り、
反陽子減速器という装置の中で、磁石を
使って反陽子を収束させ、さらに強い電場
をかけて光速の10%程度まで減速させた。

 こうして得られた反陽子を閉じ込めて
冷却し、光速の0.01%まで減速させた後、
 1個ずつ望みの速度に加速した(図1)。

 次に、重水素分子(1個の陽子と1個の
中性子からなる核をもつ重水素原子が
2個結合した分子)のガスに反陽子を撃ち
込み、高感度の装置を使って、衝突により
生成する粒子を検出した。

 彼らは、標的の重水素分子が電離される
確率は、反陽子の速さに比例して大きく
なること、この傾向は水素原子を標的にした
場合とは異なることを見出した。

 「これは予想外の結果であり、原子衝突
のダイナミクスに関する我々の理解が、
質的なレベルでさえ、まだ揺籃期にあること
を意味しています」と山崎上席研究員は
話す。研究チームは、分子標的には
なんらかの電離を抑制するメカニズムが
存在するのではと予想している。
 すなわち、分子中の一方の陽子に反陽子
が近づいてくると、もう一方の陽子の存在
により、軌道電子雲が変化する。
 そのため、反陽子の速度が遅いほど、
電子が調整するための時間が増えて、
電離の確率は小さくなるというのだ。

 現在、研究チームは、反陽子と標的との
距離や、反陽子ビームの入射方向に対する
衝突時の重水素分子の向きによって、
電離確率がどのように変わるのかを
調べたいと考えている。
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>反陽子を分子に衝突させると原子に衝突
>させたときとは違った振る舞いをする
>ことが分かった。
>しかも、これは理論的予測とは大きく
>異なる。

>この研究結果は、今後の原子衝突理論の
>妥当性を判断するうえで、重要な基準に
>なるだろう。

>「これは予想外の結果であり、原子衝突
>のダイナミクスに関する我々の理解が、
>質的なレベルでさえ、まだ揺籃期にある
>ことを意味しています」

難しいですね。
理論的予測とどう違っていたのでしょうか?

原子衝突のダイナミクスに関する研究は
始まったばかりということらしいですね。

面白そうです。

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