高温高圧下中性子実験による惑星内部の超イオン伝導状態の解明

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水素を直接”見る“中性子回折実験は、天体の重要な構成要素である水素の極限状態における振る舞いを直接明らかにするためのツールとして威力を発揮する。これまでは、技術的な制約からその実験圧力温度は10万気圧、1400度程度までに限られていた。しかし、氷天体内部には超イオン伝導状態など、水素が重要な役割を果たす現象があり、より高圧側に実験条件を広げる必要がある。本研究では、一対のダイアモンドアンビルをパリーエジンバラセルの中に配して荷重を印加する、高圧中性子実験用の2段式加圧セルを開発するものである。このセルは、もともと放射光実験用に開発されたものであるが、大容量の試料容積、そして安定加熱・均質な温度勾配という観点から中性子実験にも適している。令和3年度は、令和2年度に延期となっていた放射光実験を実施し、中性子実験用にデザインを変更した種々のセルについて圧力発生試験を行った。その結果、最高で34万気圧の圧力発生を確認できた。また、開発したセルをJ-PARC MLFのビームラインに持ち込み、中性子回折実験を行った。中性子ビームの入射方向やバックグラウンド対策の検討を行うことで、微小試料から質の良いデータを取得するための道筋が得られた。