Ｘ線偏光でとらえた特異な量子現象―宇宙観測・核融合解析に手掛かり：電気通信大学/東京大学/筑波大学ほか
(2023年3月17日発表)
電気通信大学、筑波大学などの研究グループは3月17日、高温プラズマ中に存在する多くの電子をはぎとられた原子「多価イオン」に高エネルギー電子が取り込まれる際に放出されるＸ線が大きく偏光していることを突き止めたと発表した。干渉を起こす二つの波の初期状態は通常は同じだが、この偏光は初期状態が異なる波の量子干渉で起きる特異な現象であることも解明した。宇宙観測や核融合実験などのデータを解析する際の有力な手掛かりになるとみている。
可視光やＸ線などの電磁波は、電気と磁気が振動することで伝わる波だということはよく知られている。波の振動方向の偏り「偏光度」を調べれば、それを放出した原子やイオンの中の電子がどの方向に振動していたかが分かる。そのため宇宙観測や核融合実験などで電磁波の偏光度を知ることは、そこで起きている現象を解明する重要な手掛かりとなる。
そこで電通大、筑波大のほか、東京大学、宇宙科学研究所の研究者で構成した研究グループは、これまで技術的に困難だった多価イオンが高エネルギー電子を捕獲する際に放出する高エネルギーＸ線の偏光度に注目、その測定を試みた。まず電通大が持つ多価イオン実験装置内に鉛の多価イオンを生成させて閉じ込めた。さらに、そこに高エネルギーの電子を照射したときに放出されるＸ線の偏光度を、今回の研究用に改良した独自の測定器で調べた。
その結果、多価イオンが高エネルギー電子を捕獲する際に放出する高エネルギーＸ線が大きく偏光していることが分かった。さらに、干渉を起こす二つの波は通常は初期状態が等しいが、今回のケースでは初期状態の異なる二つの波が干渉した特異な量子現象であることも理論的に解明した。
研究グループは「無偏光と思われていたＸ線が、実は常識とは異なり大きな偏光度を有しているという結論に至った」と話している。さらに、偏光が干渉効果によって大きな影響を受けることが分かった成果は、今後の宇宙観測や核融合実験などに活かされると期待している。
