公募研究 概要

研究課題 A01-3 精密 X 線検出器が実現する宇宙化学反応研究の新展開
研究代表者 久間 晋 (理化学研究所)

宇宙空間に存在する多種多様な分子やそのイオンの生成および分解の機構（ダイナミクス）を理解するためには, 実験室において極低温・高真空という宇宙空間を特徴づける環境要素の元で行う地上再現実験は欠かせない研究手法です。特に, 電荷を持つイオンと中性分子間の二体反応であり大きな反応断面積を持つイオン-分子反応は, 星間空間で最も重要な反応機構の一つとして研究が進められてきました。理研の極低温静電型イオン蓄積リング（RICE）では, 精密な地上再現実験により, イオン-分子反応をはじめとした極低温イオンが関わる宇宙化学反応ダイナミクスを研究しています。イオンはリング中を keV の並進エネルギーを持って周回するため, 同程度のエネルギーを持ってリング内化学反応で生成する中性分子を直接検出し, その並進エネルギーを正確に決定することができれば, 宇宙化学反応の理解が飛躍的に高まります。


理研の極低温静電型イオン蓄積リング（RICE）での宇宙化学反応実験に新しい観測手法を提供する精密X線超伝導検出器（TES） 本研究では, X 線宇宙物理学における検出器として高分解能・高感度という優れた性能を示す超伝導検出器（TES カロリメータ）を, 同じ keV エネルギー領域のビームエネルギーをもつ中性分子ビームの検出に応用します。TES カロリメータの粒子検出器としての性能限界を明らかにし, 化学反応研究に新展開をもたらす可能性を追求することが目的です。イオン蓄積リング RICE と超伝導検出器 TES の出会いは, 本新学術領域が志向する宇宙検出器の基礎科学分野への応用を強力にサポートします。これまでの物理化学では存在しなかった検出効率 100% での中性反応生成物の直接同定という新手法の確立を目指し宇宙化学反応の反応分岐比の精密決定を行うことで, 宇宙での化学進化モデルへの貢献が期待できます。

メンバー

研究代表者
久間 晋
(理化学研究所 開拓研究本部)
研究協力者
岡田 信二（中部大学 工学部）
山田 真也（立教大学 理学部）

関連資料

  • Y. Nakano, Y Enomoto, T. Masunaga, S. Menk, P. Bertier, and T. Azuma, “RICE: RIken Cryogenic Electrostatic ion storage ring,” Rev. Sci. Instrum. 88, 033110 (2017), DOI: 10.1063/1.4978454.
  • Y. Nakano, R. Igosawa, S. Iida, S. Okada, M. Lindley, S. Menk, R. Nagaoka, T. Hashimoto, S. Yamada, T. Yamaguchi, S. Kuma, T. Azuma, “Status of the Laser Spectroscopy and Merged-beam Experiments at RICE,” JPS Conf. Proc., in press (2019).