東北大学先端量子ビーム科学研究センター

Research Center for Accelerator and Radioisotope Science

第1部会
共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要

センター長
大西　宏明
Ohnishi, Hiroaki

キーワード: 1.3 GeV 高エネルギー電子シンクロトロン、60 MeV 大強度電子直線加速器、電子光ビーム、ハドロン物理、原子核物理、放射化学、ビーム物理
住所: 〒982-0826
宮城県仙台市太白区三神峯1-2-1

本センターは、電子加速器、サイクロトロンで生成される様々な量子ビーム、およびセンターが有する非密封放射線利用可能な実験施設を共用に供し、原子核物理学・放射化学・核医学・核薬学・医工学などの諸分野における基礎から応用研究まで、幅広い学術研究の牽引を目標としています。特に電子加速器で生成される電子・光子ビームを共同利用に供し、電子・光子ビーム利用を中心とした未踏領域研究課題の発見・開拓だけでなく、次世代を担う人材育成を目指した活動（電子光理学研究拠点）を続けています。また拠点独自の活動として、原子核物理、ハドロン物理、放射性同位元素製造とその応用およびコヒーレント光源開発などの電子加速器の様々な利用分野の研究を推進しています。さらに、民間企業の出資による共同研究部門（凝縮系核反応研究部）を2014年に設置し、物質中での原子核反応の基礎研究と新エネルギー開発の可能性を探っています。

令和5年度の研究活動内容及び成果

多彩な電子光理学研究の展開

本センターが保有する、機能と特徴が異なる複数の大型電子加速器を最大限に活用し、その加速器が生み出す広いエネルギー領域をカバーする電子光ビームを共同利用に供するとともに他研究機関と連携した共同研究を推進しています。

１） クォーク核物理研究部は、大阪大学国際サブアトミック科学研究拠点（核物理研究センター）との拠点間連携によってSPring-8のレーザー電子光ビームライン(LEPS2)におけるハドロン物理研究を推進しています。特にセンターが建設した世界最高エネルギー分解能を誇る電磁カロリーメータBGO-eggを用いたハドロン光生成の実験データを蓄積し、η‘中間子の光生成実験データからハドロンの質量獲得機構解明に向けた研究を牽引しています。センターにおいては、1.3GeV電子シンクロトロン（BSTリング）で生成した高エネルギーγ線を重水素に照射して得られた中性π中間子の崩壊データから6クォーク共鳴状態であるダイバリオンの存在を確認し、ダイバリオン分光研究を開拓しました。また、ω中間子、η中間子光生成実験のデータ解析をもとに、中性中間子-核子間、および中間子-原子核相互作用研究を展開しています。

２） 同位体科学研究部は、陽子半径の謎への挑戦を目指した史上最低エネルギーでの電子散乱実験のために、60MeV高強度電子リナックの整備と新しいスペクトロメータ及びビーム輸送系を建設し、研究を開始しました。また、理化学研究所仁科加速器研究センターと連携して開発したSCRITと呼ぶ新しいアイディアの蓄積リングを用いた電子散乱実験装置で、世界初の電子散乱による不安定核の内部構造解明に取り組んでいます。大強度電子ビームにより生成する多種多様な放射性同位元素を幅広い分野の学術研究や産学連携研究で活用しています。

３） 加速器・ビーム物理研究部は、タイ・チェンマイ大学プラズマビーム物理研究施設およびタイ国立電子コンピューター技術研究センターとコヒーレントテラヘルツ放射源の開発と応用の共同研究を進めています。センターの50MeV試験加速器（t-ACTS）を用いて髪の毛の太さより短い80フェムト秒の超短パルス電子ビームの生成技術を確立し、3THzまでの超放射とよぶコヒーレントアンジュレータ放射の発生に成功し、現在はテラヘルツ超放射の偏光を制御する交叉型アンジュレータシステムを開発しています。また、電子から放たれる様々な放射を利用するビーム診断手法を理論的・実験的に研究しています。

社会との連携

拠点シンポジウム：ELPHシンポジウム2024の開催

先端量子ビーム科学研究センターでは、素粒子・原子核・放射化学・量子ビームなど多種多様な共同利用による研究が展開されています。分野融合での新しい研究展開の可能性を広げることを目的とし、令和6年3月8日(金)にELPHシンポジウムを開催しました。参加登録者は電子光理学研究拠点ユーザーを中心に96名でした。