材料物理工学科 宮崎大学 工学部
原子核物理グループ 研究紹介
スタッフ
- 教授：松田達郎
- 助教：前田幸重
研究テーマ
物質をどんどん細かく分解していくと、最後は小さな粒子、すわわちクォークや電子などほとんど大きさのない点とも言える素粒子と呼ばれる粒子に行き着くことが、これまでの研究で分かってきました。逆にクォークから出発すると、クォークが組み合わさって陽子や中性子が作られ、陽子や中性子が結合して原子核が作られ、さらに原子核と電子が引っ付いて原子が作られるというように、それぞれの階層の粒子が引っ付いて大きな構造の物質が作られていきます。
では、クォークの存在はどのようにして確かめることができるのでしょう？
高エネルギーの電子を陽子や中性子にぶつけて、その散乱の様子を調べることで陽子や中性子の中のクォークが見えてくるのですが、実はどのような仕組みでクォークが結合して陽子や中性子が作られるのかは、まだまだ分かっていないことだらけです。さらに陽子や中性子が引っ付いてできる巨大な原子核の構造や振る舞いは、実際に実験をして調べてみると予想していなかったことが数多く見つかります。
私たちの研究室では、これらの素粒子や原子核に関する疑問に答えるために、実験を計画し、放射線検出器を呼ばれる実験装置を自分たちで開発し、国内外の加速器と呼ばれる高エネルギーの放射線を発生させる装置を利用して研究を行っています。
さらに、実験に関連して開発した放射線検出器や加速器をさらに他の分野の研究に応用する研究も行っています。
このような関心を持って具体的には以下のようなテーマで研究を行っています。
1．陽子や中性子のスピン内部構造、ハドロン構造の研究
ヨーロッパ合同原子核研究機構（スイス・ジュネーブ）の超陽子シンクロトロン（SPS)と呼ばれる粒子加速器を利用して、陽子や中性子の内部構造を調べています（COMPASS国際共同研究）。陽子や中性子はスピン角運動量（以下、単にスピンと呼ぶ）と呼ばれる量をもっていますが、このスピンは内部のクォークなどのスピンから構成されています。しかし、このスピンの構成の仕組みを実際に実験的に調べてみると、理論的な予想とは大きく違うものでした。私たちは山形大学などと協力しながら、スピン構造をより詳しく調べる実験をしています。
また、クォークが結合してできた粒子をハドロンを呼びます（従って、陽子や中性子もハドロンの一種）。このハドロンの成り立ちや構造を、中国科学院高能物理研究所やその他の研究所で行った実験データなどを利用して、調べる研究をしています。
2．安定・不安定核の陽子、中性子密度分布の測定、巨大原子核の構造や励起状態の研究
放射線総合科学研究所や理化学研究所の加速器を使用して、陽子を安定な原子核や不安定な原子核に衝突させて原子核内の陽子や中性子の密度分布を調べる研究をしています。この研究に使用する実験装置を開発しています。また、国内外の加速器を使用して、巨大な原子核の構造や励起状態（構造の変化）を調べています。
3．新しい放射線検出器の開発と応用
- 放射線計測用エレクトロニクス
素粒子・原子核実験では、研究の進展とともに、放射線強度（単位時間あたりの放射線の数のこと）が強くても使え、エネルギー分解能（粒子のエネルギーの決定精度）や位置分解能（粒子の入射位置決め精度）が優れた放射線検出器の開発が求められます。
これらの検出器の開発とともに、新しい応用につなげる研究をしています。
4．ECRイオン照射装置を用いた研究
- イオンビーム照射真空箱
宮崎大学に設置されたECRイオン照射装置は、イオン価数の大きなイオンを非常に効率的に生成し、物質の表面に照射することができる装置です。
このイオン照射装置を利用して、イオンと物質への注入や、イオンビームと物質表面との反応などの研究を行っています。
研究テーマここまで