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励起(れいき)された原子集団から電子が数珠つなぎに飛び出す―多重励起状態の緩和メカニズムを解明:東北大学/京都大学/広島大学/産業技術総合研究所理研ほか

(2016年12月5日発表)

 東北大学、京都大学、広島大学、ハイデルベルグ大学(ドイツ)、(国)産業技術総合研究所、(国)理化学研究所の合同研究チームは12月5日、強力な極紫外光パルスをネオン原子の集団に照射すると多くの電子が数珠つなぎで飛び出す現象を発見したと発表した。多くの原子を同時に励起した、いわゆる多重励起状態の直後の変化を解き明かす成果という。

 あるレベルのエネルギーを持つ極めて短波長の極紫外光パルスを物質に照射すると、物質内の多くの電子が同時に励起される。これを多重励起状態といい、この状態から電子が放出されて安定な状態へと緩和すると予想されている。しかし、緩和過程や緩和メカニズムの詳細は明らかでなかった。

 研究チームは、原子数約5,000個のネオン原子のクラスター(塊)を作成し、これに、日本初の短波長自由電子レーザー装置「SCSS試験加速器」を用いて強力な極紫外光パルスを照射、生成された多重励起状態から放出される電子のスペクトルを計測した。

 得られたスペクトルと理論計算の結果から、多重励起状態にあるネオン原子クラスターから様々なエネルギーを持った電子が数珠つなぎで飛び出してくる現象を発見、放出の過程や緩和のメカニズムなどを明らかにした。