熱外中性子散乱を利用した電子励起への挑戦

本研究は以下の二つの目的としている。1）固体物質中の電子エネルギーに迫る熱外中性子を積極利用し、中性子スピンと電子スピンとの相関による散乱断面積を観測することにより、これまでに成されなかった中性子による電子励起を捉える。熱外中性子など高エネルギー中性子発生に有利なパルス中性子を利用した「高エネルギー中性子による電子励起」の測定技術を確立する。2）「高エネルギー中性子による電子励起」を用いて、物性を理解する上で大変重要な電子の運動を捉える。当該研究課題では特に強相関電子系におけるスピン-電荷分離に着目し、高温超伝導体や低次元磁性体で実現する朝永ラッティンジャー液体におけるスピノン-ホロンのバンド分散を捉える。このように熱及び熱外高エネルギー中性子散乱を用いた実験をおこない、中性子散乱では初めてとなる電子励起の観測を試みるものである。令和4年度は、昨年度までに整備した純良単結晶試料作成環境を利用した結晶育成と低効率中性子モニターの整備に注力した。結晶育成については、結晶作成環境を活用した育成を開始した。現時点では大型ではないものの単結晶の育成に成功している。窒素モニターについては、昨年度までに開発・制作を完了したが、令和4年度はこれを用いてラジオアイソトープ線源およびMLFにおけるパルス中性子による照射試験と性能評価を実施した。検出器本体の設計については、当初計画した満足のゆくものであるが、読み出し制御回路系（プリアンプ、アンプ、モジュール等）については一部予想しない不具合があり、回路素子の一部改良などをおこなうことで比較低効率な窒素モニターを実現することに成功した。現在、実験実施予定のMLF中性子ビームラインである高分解能チョッパー分光器に設置を完了し、最終的な調整を行っている。

本研究は以下の二つの目的としている。1）固体物質中の電子エネルギーに迫る熱外中性子を積極利用し、中性子スピンと電子スピンとの相関による散乱断面積を観測することにより、これまでに成されなかった中性子による電子励起を捉える。熱外中性子など高エネルギー中性子発生に有利なパルス中性子を利用した「高エネルギー中性子による電子励起」の測定技術を確立する。2）「高エネルギー中性子による電子励起」を用いて、物性を理解する上で大変重要な電子の運動を捉える。当該研究課題では特に強相関電子系におけるスピン-電荷分離に着目し、高温超伝導体や低次元磁性体で実現する朝永ラッティンジャー液体におけるスピノン-ホロンのバンド分散を捉える。このように熱及び熱外高エネルギー中性子散乱を用いた実験をおこない、中性子散乱では初めてとなる電子励起の観測を試みるものである。令和4年度は、昨年度までに整備した純良単結晶試料作成環境を利用した結晶育成と低効率中性子モニターの整備に注力した。結晶育成については、結晶作成環境を活用した育成を開始した。現時点では大型ではないものの単結晶の育成に成功している。窒素モニターについては、昨年度までに開発・制作を完了したが、令和4年度はこれを用いてラジオアイソトープ線源およびMLFにおけるパルス中性子による照射試験と性能評価を実施した。検出器本体の設計については、当初計画した満足のゆくものであるが、読み出し制御回路系（プリアンプ、アンプ、モジュール等）については一部予想しない不具合があり、回路素子の一部改良などをおこなうことで比較低効率な窒素モニターを実現することに成功した。現在、実験実施予定のMLF中性子ビームラインである高分解能チョッパー分光器に設置を完了し、最終的な調整を行っている。