中性子スピン干渉による多重連結量子井戸中の定在波生成所時間に関する研究

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多重連結量子井戸は、静磁場では↑スピンは多重の量子井戸、↓スピンは一つのポテンシャルのみを感じるFabry-Perot磁気多層膜を用いて実現する。「膜内の定在波はどのくらいの時間でできるか?」の疑問に対して実験的に答えを得るために、まだ中性子が量子井戸ポテンシャル場にいる間に、ポテンシャルを変動させてやり、そのポテンシャル場を透過した中性子のスピンプリセッションを測定する。Fabry-Perot磁気多層膜を透過するラーモア歳差回転中性子の回転角は井戸の数が増加するに従って比例的に増えるが、その透過確率は適当な層数(10層程度)以上はほとんど変化しない。Fabry-Perot磁気多層膜内に束縛される中性子の時間は、ラーモア歳差角から計算すると、2μsec程度までは実現可能となる。1MHzでポテンシャルを変化させれば、Fabry-Perot膜内に一気に(つまり1μsecより小さい時間で)定在波ができるのか、それとも、↑↓位相差で計算されるような時間スケールで、つまり各量子井戸ごと進むごとに定在波ができているのが分かる。そこで、イオンビームスパッタ法を用いて、MHzオーダーでかっ低磁場で機能するFabry-Perot磁気多層膜の実現を背景に、高性能な中性子偏極モノクロメータ開発した(Physica B 350)。またこの偏極ミラー開発の過程で、世界最高性能のNiC/Tiスーパーミラー(Nucl.Instr.Meth.Phys.Res.A.529)やNiC/Ti多層膜モノクロメータ(Physica B 350)の実現にも成功した。次にMHzの振動外場磁場の開発を行った。中性子によるMHzの振動を確認するために、高周波共鳴スピンフリッパーの開発を行い、0.1μsecの時間分解能で中性子を検出可能な、2次元の位置検出型高速中性子計測を冷中性子スピン干渉計に導入し、磁気シールドによるスピン干渉計の高性能化もテストした。これらは、共鳴中性子スピンエコー装置の試作器開発に役立ち、共鳴スピンエコー法における位相補正のシミュレーション(Nucl.Instr.Meth.Phys.Res.A.529)やパルス源における世界初の共鳴中性子スピンエコー法の実証実験に貢献した。