Determination of scattering parameters in positronium-helium collisions

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ポジトロニウム（Ps）は陽電子と電子からなる純レプトン系の水素様原子であり、最も軽い元素（原子番号0）と見做せることから、量子電磁気学や量子化学計算のベンチマークに用いられる。本研究の目的は、Ps-He散乱における衝突パラメータ（運動量移行断面積、散乱長、有効到達距離）を実験的に有効数字2桁以上の精度で明らかにし、提唱されている理論計算のうち、最も精確に現象の本質を再現するモデルを決定することである。実験においては、研究代表者らが既に実施したPs-Xeの測定系を改良し、Ps-Xe-Heの三元系の測定を行う。Ps-He散乱の研究にXeを介在させるのは、Ps-Xe散乱におけるPsのスピン転換反応の特性（S波散乱では禁制遷移となること）を利用して、Psの運動エネルギーを推定するためである。つまり、Xeは温度計として機能する。当該年度は大学院生の修士論文執筆のための実験を主に行った。実験ではBaF2シンチレーターとLaBr(Ce)シンチレーターを用い、Ps-Xe-He系におけるポジトロニウム消滅の時間エネルギー相関二次元データを取得した。ポジトロニウムの生存時間はNa-22の核ガンマ線線と消滅ガンマ線の時間差から、エネルギーはLaBr(Ce)シンチレーターの出力から得られる。長時間の実験を行い、カウント数を増やしてデータを蓄積し、データを詳細に解析した。その中でいくつかの問題点と最適化の必要性が浮上した。装置の設定と解析方法の見直しを行うのに時間を要したが、修士論文は無事に完成し、大学院生は修士号を取得した。