偏極原子状水素の生成と中間子実験への応用

原子状水素(H↓)は大きな量子効果のため超低温度まで気体であり、又ボーズ・アインシュタイン凝縮を起すことが期待されている。色々な応用も提案されており、大強度偏極ビームや偏極陽子標的など素粒子物理においても非常に重要である。しかしながらH↓は再結合によって【H_2】分子になるので、現在では密度は最大で【10^(18)】/【cm^3】程度にとどまっている。本年度は、H↓を高磁場中、超低温で安定に保持するための基本的技術の確立を目ざし、以下の準備と予備実験を行なった。1.高性能大型稀釈冷凍機をオックスフォード社に特注し、その一部(モデル600稀釈ユニット,クライオスタット・インサート,ヘリウム・デュア)を購入した。上記稀釈冷凍機設置用超低温実験室を設計・建設した(営繕工事)。KEKとの共同研究により、予備実験用に小型で小廻りのきく稀釈冷凍機を自作した。2.【H_2】解離実験・室温からの高温のHガスによる熱の流入をさけるため、超低温でヘリウムの蒸気圧下でRF放電を行ない、壁に吸着した【H_2】をたたき出して解離する方法を調べた。RF放電セルの構造、コイルと電極の位置、温度とヘリウムの蒸気圧等適当な放電条件を確立した。3.高感度ボロメターを製作し、試料の壁やボロメターを履っている超流動ヘリウム膜のバーニング実験を行ないその条件を調べた。4.高感度圧力計を開発して超低温でテストした。ダイヤフラム型の圧力計で容量ブリッジと組み合せて【10^(-6)】〜【10^(-7)】Torrの感度を有するものを作ることに成功した。1〜4により基本的な技術は確立した。この基礎にたって、超低温および高磁場と組み合わせて高密度H↓実験を発展させて行く計画である。

原子状水素(H↓)は大きな量子効果のため超低温度まで気体であり、又ボーズ・アインシュタイン凝縮を起すことが期待されている。色々な応用も提案されており、大強度偏極ビームや偏極陽子標的など素粒子物理においても非常に重要である。しかしながらH↓は再結合によって【H_2】分子になるので、現在では密度は最大で【10^(18)】/【cm^3】程度にとどまっている。本年度は、H↓を高磁場中、超低温で安定に保持するための基本的技術の確立を目ざし、以下の準備と予備実験を行なった。1.高性能大型稀釈冷凍機をオックスフォード社に特注し、その一部(モデル600稀釈ユニット,クライオスタット・インサート,ヘリウム・デュア)を購入した。上記稀釈冷凍機設置用超低温実験室を設計・建設した(営繕工事)。KEKとの共同研究により、予備実験用に小型で小廻りのきく稀釈冷凍機を自作した。2.【H_2】解離実験・室温からの高温のHガスによる熱の流入をさけるため、超低温でヘリウムの蒸気圧下でRF放電を行ない、壁に吸着した【H_2】をたたき出して解離する方法を調べた。RF放電セルの構造、コイルと電極の位置、温度とヘリウムの蒸気圧等適当な放電条件を確立した。3.高感度ボロメターを製作し、試料の壁やボロメターを履っている超流動ヘリウム膜のバーニング実験を行ないその条件を調べた。4.高感度圧力計を開発して超低温でテストした。ダイヤフラム型の圧力計で容量ブリッジと組み合せて【10^(-6)】〜【10^(-7)】Torrの感度を有するものを作ることに成功した。1〜4により基本的な技術は確立した。この基礎にたって、超低温および高磁場と組み合わせて高密度H↓実験を発展させて行く計画である。