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高強度レーザー場と高輝度Ｘ線ビームを用いた真空の巨視的構造の探索

使用高强度激光场和高亮度 X 射线束探索真空的宏观结构

基本信息

批准号：
19J11586
负责人：
清野結大
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11586/
关键词：
素粒子実験高強度レーザー X線自由電子レーザー X線微細加工

项目摘要

高強度な電磁場中では真空偏極の影響で真空の屈折率が変化する。その変化は真空中を伝播する光に対して真空複屈折と真空回折という効果を引き起こす。これら効果を通じて真空偏極の探索研究を行っている。本研究では高強度レーザーを使って真空の屈折率を変化させ、X線自由電子レーザーの直線偏光したX線ビームでプローブする。真空複屈折と真空回折の効果はX線の偏光軸や運動量の微小な変化として捕らえられるため、偏光子やスリット等で分離して検出する。2019年は、まず真空回折の効果を探索するための技術開発に注力した。レーザーの集光や、真空回折探索においてバックグラウンドとなるX線を除去する光学素子(shaper)の開発を行い、これら開発した要素を導入した真空回折の探索実験を行った。今年は探索実験で得られたデータの詳細な解析に注力した。本研究の最重要課題は、X線ビームとレーザーが空間的に交差していることを保証することで、実験ではAuサンプルを用いて両者の相対位置の情報を取得した。サンプルの顕微鏡画像の詳細な画像解析などを行ない、両ビームの交差の精度が4umであるとわかった。これはX線ビームサイズ(約20um)の1/5と小さく、十分な精度で両ビームの交差が行えたことを保証出来た。これにより真空回折現象の起こる確率に世界初の実験的な制限をつけた。その上限は量子電磁気学の予想の18桁上である。実験感度のさらなる向上には、偏光子を導入し、シグナルとバックグラウンドを偏光の情報で分離することが必須となる。2019年に偏光子とshaperを組み合わせたセットアップを組み、懸念されていたX線ビームのポインティングの安定性を確認できた。そのため、このセットアップでの実験パラメータの最適化の研究を行った。これにより開発した技術を用いれば、20日の測定で真空偏極が観測可能であることを示せた。

In high intensity electromagnetic fields, the refractive index of vacuum is changed due to the influence of vacuum polarization. The light in the vacuum is reflected in the vacuum and the light in the vacuum is reflected in the vacuum The study of vacuum polarization was carried out. In this study, the refractive index of high intensity electrons was changed, and the linear polarization of X-ray was changed. The effect of vacuum double refraction and vacuum reflection is that the polarization axis and the amount of motion of X-ray are slightly changed, and the polarizers are separated. In 2019, we will focus on technical development to explore the effects of vacuum folding. The light collector and vacuum reflector are used to remove the X-ray from the optical element. This year's exploration has been focused on detailed analysis. The most important task of this study is to obtain information on the relative position of X-ray images and images. Detailed image analysis of micro-mirror images with accuracy of 4um The X-ray transmission line (about 20um) is 1/5 of the minimum, and the accuracy of the transmission line is guaranteed. This is the first time in the world that the vacuum folding phenomenon has occurred. The upper limit of quantum electromagnetism is given to 18 beams. The sensitivity of the light is increased, and the polarizers are introduced. In 2019, the polarizer and the shaper were combined, and the stability of the X-ray was confirmed. A study on optimization of the system was carried out. This is the first time that the technology has been used. The measurement of vacuum polarization is possible on the 20th.