分子線技術を用いた氷表面における水素分子のオルソ－パラ転換反応ダイナミクスの研究

従来，分子雲におけるオルソ水素分子の存在度の比率が高く，その値は不変とされてきた．しかし，近年の研究で氷星間塵上において水素分子のオルソ・パラ転換が起こることが示唆されている．擬似星間塵とするアモルファス氷表面上で水素分子のオルソ・パラ転換の確率およびメカニズムを定量的に明らかにすることを本研究の目的とした．本研究を遂行するにあたり，よく定義した条件下で水素分子と氷表面の相互作用を調べるために，H2O氷を蒸着する基板が設置されている超高真空チャンバーに水素分子線源を組み合わせた実験装置の開発ならびに改良を行った．実験手法は，水素分子線を入射角45度でアモルファス氷表面に照射し，小型のYAGレーザーを氷表面に照射することで吸着水素分子を光脱離させる．脱離水素分子は共鳴多光子イオン化法および飛行時間型質量分析法を用いて検出し，オルソ・パラそれぞれの水素分子の存在度を計測する．実験は，表面温度16 Kの保たれたアモルファス氷表面に水素分子を吸着させて表面滞在時間を変化させて行った．実験の結果，室温におけるオルソ・パラの水素分子の存在度は３：１であるが，氷表面滞在10分後にはパラ（オルソ）の存在度が約40%増加（減少）し，オルソ・パラ転換が起こっていることが明らかになった．

従来，分子雲におけるオルソ水素分子の存在度の比率が高く，その値は不変とされてきた．しかし，近年の研究で氷星間塵上において水素分子のオルソ・パラ転換が起こることが示唆されている．擬似星間塵とするアモルファス氷表面上で水素分子のオルソ・パラ転換の確率およびメカニズムを定量的に明らかにすることを本研究の目的とした．本研究を遂行するにあたり，よく定義した条件下で水素分子と氷表面の相互作用を調べるために，H2O氷を蒸着する基板が設置されている超高真空チャンバーに水素分子線源を組み合わせた実験装置の開発ならびに改良を行った．実験手法は，水素分子線を入射角45度でアモルファス氷表面に照射し，小型のYAGレーザーを氷表面に照射することで吸着水素分子を光脱離させる．脱離水素分子は共鳴多光子イオン化法および飛行時間型質量分析法を用いて検出し，オルソ・パラそれぞれの水素分子の存在度を計測する．実験は，表面温度16 Kの保たれたアモルファス氷表面に水素分子を吸着させて表面滞在時間を変化させて行った．実験の結果，室温におけるオルソ・パラの水素分子の存在度は３：１であるが，氷表面滞在10分後にはパラ（オルソ）の存在度が約40%増加（減少）し，オルソ・パラ転換が起こっていることが明らかになった．