高密度高リュードベリ原子媒質の生成とその相転移

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ヘリウム再結合プラズマからの発光を赤外フーリエ分光放射計(オプトリサーチ、Model-101)を用いてスペクトル解析した。その結果n=5→4などの発光線を数本同定することができた。波長2〜14μmの範囲で最も強い発光は4.045〜4.055μmにあることがわかった。この波長範囲の中にはHeIとしては4f-5d;Sのλ=4.0536μm(A=5.2×10^4s^<-1>)がある。同じ5dから落ちる4p-5d;S λ=4.1216μm(A=1.53×10^6s^<-1>)に比してA係数が30分の一と小さいにも関わらず強度はむしろ強い。実験的には、(1) ヘリウムガス圧力を高めて再結合の度合いを強くすると6mTorr程度までこのスペクトル強度は増大し、後ガス圧力と共に減少に転ずる。(2) 一方、ヘリウムプラズマに水素ガスを入射し、水素ガス圧力を高めてゆくと、通常の三体再結合ではなく、水素分子を介した再結合にとって代わるのであるが、それにも関わらずこのスペクトル線は水素+ヘリウム全ガス圧力が6mTorrで最大となる。後水素ガス圧力と共に減少する。水素原子からの発光の中にはn=5→4、λ=4.048μmが存在する。可視域ではH_γ(2p-5d)が観測されているから同じn=5からの遷移であるからこの存在を仮定するのは正当であろう。現在の分光計の波長分解能はこの波長域で0.01μmであり、λ=4.0536μmと4.048μmの区別ができない。しかし得られた結果を注意深く見ると(1)の場合に長波長のHeIの4.0536μmが、(2)の場合には短波長のHI4.048μmがそれぞれのガス圧力と共に増大しているようにも見える。もしそうだとしてもA係数の小さいHeIがなぜ強く発光するのか疑問が残る。今後衝突輻射モデルとの比較が必要である。