光子標識付き電子エネルギー損失分光法による水素分子2電子励起状態の徹底研究

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本研究は、H2の2電子励起状態が示す量子ダイナミクスを徹底的に追究することを目的としている。22年度は、入射電子エネルギー80eV、電子散乱角40゜の条件下で、電子損失エネルギーが20～45eVのH_2のLyman-α光子標識付き電子エネルギー損失スペクトルを得た。結果、本研究において縦軸スケールが共通な電子散乱角が3゜,20゜,30゜,40゜の同スペクトルが得られた。このスペクトルに対し、過去の研究を参考にし、鏡映近似と2電子励起分子の崩壊を半古典的に取り扱う近似を用いてフィッティングをし、正体が未解明な光学的禁制2電子励起"F"状態と、許容2電子励起Q_1^1II_u(1),Q_2^1II_u(1)状態の3成分を抽出した。それらを電子損失エネルギーに対し積分し、解離性2電子励起の微分断面積の電子散乱角依存性を各状態について求めた。電子衝突は相互作用がクーロン力と既知であり、量子力学における衝突問題の典型としての面白さを有しており、その研究は衝突理論の検証という観点で重要である。それにも関わらず、最も簡単な分子であるH_2についてすら2電子励起の微分断面積の電子散乱角依存性は本研究が行われるまで測定されていなかった。したがって本研究は、将来あらわれる衝突理論の検証に用いることが出来る貴重なデータが得られたという点で意義深いと言える。また本研究結果はF.状態の正体について有益な示唆を与える。電子散乱角3゜のような条件で禁制状態への励起微分断面積が許容状態のそれを越えることは滅多に起きないが、本研究では両者の大小関係が逆転した。本研究で測定した解離性励起の微分断面積は注目している状態への励起微分断面積とその後H(2p)生成が起こる分岐比の積で与えられ、この分岐比が2電子励起状態からの中性解離と自動イオン化の競争の帰結であることに注意すれば、F状態は自動イオン化状態でなく、解離性の強い状態であろう。