コンプトンカメラが核物理実験でガンマ線偏光を測定 – Physics World

コンプトン カメラは、核物理実験でガンマ線の偏光を測定するために使用されています。これは、以下が率いるチームによって行われました。 郷慎太郎 日本の理化学研究所先駆的研究クラスターにて。彼らの新しいアプローチは、物理学者が原子核の構造をより詳細に調査するのに役立つ可能性があると述べています。

原子核には陽子と中性子が含まれており、それらは強い力によって結合されています。原子や分子内の電子と同様に、これらの陽子と中性子は、さまざまな異なるエネルギー状態で存在でき、多くの場合、原子核のさまざまな形状に関連付けられます。これらの状態間の遷移にはガンマ線光子の放出が伴うことが多く、これらの光子の研究は原子核の内部構造に関する重要な情報を提供します。これは核分光法と呼ばれる分野です。

これらの研究には原子核のスピンとパリティの両方を決定することが含まれており、これは放出されたガンマ線の偏光を測定することによって行うことができます。ただし、ガンマ線偏光を正確に測定することは簡単な作業ではありません。

多層カメラ

最近、高品質測定の新たな機会が、最初に開発された多層カドミウムテルル化物コンプトンカメラ設計によってもたらされました。 高橋忠之 そして東京大学の同僚たち。

コンプトン カメラは、ガンマ線と相互作用してガンマ線を検出する少なくとも 2 つの材料層で構成されています。このプロセスは、最初の層から非弾性 (コンプトン) 散乱するガンマ線光子から始まります。その後、光子は 2 番目の層に吸収されます。これら両方のイベントの検出からの位置情報を使用することにより、入射ガンマ線の発生源を空間内の円にまで遡ることができます。このような相互作用を数多く測定することにより、ガンマ線ビームの発生源を円の交点に特定することができます。その結果、コンプトンカメラはガンマ線天文学において重要な役割を果たしてきました。

実際、高橋氏の設計は、2016年に打ち上げられた不運な宇宙望遠鏡である日本の「ひとみ」ミッションで使用するために最初に開発された。しかし、ゴー氏は次のように指摘する。その用途は、日本の原子力発電所事故後に放出された放射性物質の位置を特定することから、核医学におけるマルチプローブ追跡装置としての機能まで多岐にわたります。」

偏波依存性

現在、ゴー氏のチームは、ガンマ線の偏光を測定する核分光実験に高橋氏のコンプトンカメラを使用した。彼らの技術は、光子が特定の角度でコンプトン散乱される確率がその偏光に依存するという事実を利用しています。これは、コンプトン カメラを使用して、既知の場所の線源から発生するガンマ線ビームの偏光を測定できることを意味します。

「このアプローチは、励起原子核からのガンマ線の直線偏光に関する貴重な情報を提供します」と Go 氏は言います。

実験では、研究者らは薄い鉄箔に陽子線を発射した。これらの陽子の一部は鉄 56 原子核から散乱し、原子核はガンマ線光子の放出によって崩壊する励起状態になります。この原理証明実験では、ガンマ線が既知の偏光で放出されるため、この核遷移が選択されました。

Go と同僚が喜んだのは、コンプトン カメラで測定された光子の偏光が既知の値とよく一致したことです。新しい実験技術の実証に成功したゴー氏のチームは、このカメラがすぐに最先端の核分光実験にさらに広く応用できるようになることを期待している。

「私たちの発見には、驚くほど高い感度と効率的な検出効率が含まれます」と Go 氏は説明します。これは、非常に少数の光子の検出を必要とする希少な放射性原子核の研究に非常に役立つだろうと彼は言う。

研究はで説明されています 科学的なレポート.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/compton-camera-measures-gamma-ray-polarization-in-nuclear-physics-experiment/