背景と目的
加速器が, 現代科学の担い手であり, 今後もあり続けることに違いありません。ヒッグス粒子の発見をもたらしたエネルギーフロンティアはもとより, 我が国の大強度陽子加速器施設 (J-PARC) などにみられる輝度フロンティアにおいても, 著しい技術進歩がみられます。本領域は, 宇宙 X 線・ガンマ線観測のための最先端検出器の研究者が, 異なる分野の研究者に「出会った」ところに端を発します。そして, 宇宙観測検出器の技術を負ミュオンビーム, 高エネルギー光子ビーム, 偏極を付加した放射性同位元素 (RI) ビームという, 日本が国際的に極めて優位な位置にある 3 つの「エキゾチック」な量子ビームの研究を結びつけ, 新たな視点や手法による研究を共同で行うことを目的として本領域が提案されました。本領域では, それぞれの基礎科学分野の研究を深化させるばかりではなく, 元素分析から医学にいたる異分野融合による応用研究において新しい展開を行うことを目的とした研究を行います。
本領域の内容
本領域の 3 つの研究分野と計画研究。公募を加え, 領域全体で新たな応用分野の創出をはかる。
本領域研究には, 基礎科学, 応用実験科学, 分野横断技術開発の 3 つの研究分野があります。基礎科学分野では, 超高分解能X線分光装置やテルル化カドミウム (CdTe) 半導体センサーを用いて, ミュオン特性 X 線の広帯域にわたる精密分光計測を行います。また, 少数多体系理論を共通の枠組みとして, 高エネルギー電子ビームから生じる仮想光子を用いたラムダハイパー核の精密電磁分光を行い, ΛN 相互作用の荷電対称性の破れ, 中重ハイパー核のアイソスピン依存性など, バリオン力の研究を進めます。応用実験科学では, 負ミュオン特性 X 線によるバルクな試料に対する非破壊 3D イメージング元素分析法を確立し, 地球外試料や考古物などを対象とした研究を実施します。さらに, 高強度負ミュオンビームを用い, 新たに提唱する反応に基づくミュオン触媒核融合の学術的研究を進めます。元素依存性のない高偏極 RI ビームを生成し, RI を物質中の原子核と置換することで, µSR に対する β 線検出型超高感度 NMR 法による物質科学研究を創出することも本領域の研究です。分野横断技術開発分野においては, 領域発展に必要な先端的検出器, 負ミュオン超低速マイクロビームの開発などを行います。さらに, がん幹細胞を標的とした医学研究のために CdTe 半導体素子を応用した小動物用生体内 3D ガンマ線イメージング装置の開発など, 医学・薬学の研究者との異分野共同研究を開始します。
期待される成果と意義
本領域が関わる多種多様な科学分野
本領域の研究で対象とする原子核や原子分子反応などの基礎科学研究, ミュオン触媒核融合研究などにおいて, 過去成し得なかったレベルの超精密科学研究が実現するとともに, 少数多体系理論が発展し, 共通する理論的な枠組みが構築されることをめざします。ビームの高度化, 高度な検出器の導入により, 負ミュオンを「プローブ」として用いるエキゾチック原子研究が飛躍的に進み, 超高感度の非破壊元素分析手段としてのミュオン特性 X 線応用が実用化されると考えています。CdTe 半導体センサー技術を発展させた, 小動物のための高感度生体内ガンマ線 3D イメージング装置の開発により, 腫瘍内のがん細胞の性質や多様性の研究が発展し, 医学や薬学の研究者とともに, 新しい医学研究がはじまることが期待されます。領域の研究活動を通じて, 多彩な分野の研究者を, 領域にまとめあげ, 頭脳循環をはかることで, 「新たな価値創出を容易とするプラットフォーム」が実現します。