サマーチャレンジ２０１４、発表会実況中継。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

大学生のための素粒子・原子核、物質・生命スクール「サマーチャレンジ」。ついに最終日になりました。今日は発表会。これまでやってきた演習の成果を参加者全員の前で報告する会です。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

1番目は、演習M03「結晶の構造を読み解く」。X線を用いた結晶構造解析というタイトルで発表です。目的は、物理現象と構造の関係をX線つかって理解すること。最初は原理の話から。Bragg散乱についての説明。散乱されるときに干渉されること。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

氷について結晶の構造解析。溶ける時にどうなるか。氷から水への変化の時に干渉のスペクトルが変わっていく。氷の状態では明確なピークが見られる。中間の状態では、一部にピークがある。これは、一部が結晶だから。水だと非晶質でピークがみえない。ガラスも非晶質なので水と同じになると予想。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

ガラスにもピークが見られず、非晶質であることが確認された。 次に「指数付」について説明。回折パターンを決める因子。干渉関数はピークの位置の情報を与え、構造因子は、ブラッグ強度の情報を与える。これらの値は物質ごとに異なるので、ある資料に対して格子定数を求める。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

ホタテと牡蠣の殻の硬さの違いについて、結晶構造がどう違うかをしらべた。ピークの位置は同じ→構成している元素は同じ

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

CaCo3の結晶であることがわかった。結晶としての構造は同じ。 硬さの違いは何かを考えた。層状に積み重なっているがその構造では。また、X線で見えないものが原因になっているのではないか。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

次は、同じ材料（Y-Ba-Cu-O）で出来ているが、一つは超伝導体、別はそうなっていない資料について結晶構造をX線でみてみた。 非超伝導体は正方晶、超伝導体は斜方晶。それぞれどのような構造かを、図で説明。非超伝導体では、超伝導体で酸素がある場所の酸素が抜けている場所がある。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

X線解析の長所と短所。 長所：手軽に使え、広く結晶構造をしらべられる。 短所：電子の少ない元素を調べるのが苦手→秋に予定している中性子回折の演習によってとらえることができる。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

質問。Xで調べられないものも中性子回折でしらべられるといっているが、どうして調べられるか？ 回答。X線は電子との相互作用。中性子は原子核と反応するので、調べられる。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

質問。ガラスのグラフの横軸がθで縦軸が強度のグラフについて、水とガラスで角度の小さい部分に山が出来るがなぜか？ 回答。X線は電子との相互作用をしている。液体では分子がいろいろな方向を向いている。液体にも何かしらの構造があると考える。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

質問。水の構造解析では、中間のところは何時の時か？相転移の時？ 回答。そのとおり。 質問。温度調節は？ 回答。温度の調節ができないので、氷はだんだん溶けている。その途中。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

質問。超伝導体YBCOの構造について。結晶間の距離の数値が出ているが、それは自分で求めたのか？ 回答。データから。格子モデルを元に自分でもとめた。

魚田雅彦 @muota_here

結晶間の距離って何だろう？

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

@muota_here 格子間の距離でした。

魚田雅彦 @muota_here

@Kaneta ですね。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

@muota_here 彼らの発表ではなくて、僕の打ち間違いですので、ご容赦下さい。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

次は、演習P01「反粒子を捕まえて遊ぼう　〜最軽量原子ポジトロニウムを作ろう〜」の発表。 実験の概要について。反粒子を捕まえたいどうやってつかまえるか。γ線検出器をつかう。γ線と物質の相互作用についての説明。光電吸収、コンプトン散乱について。 この反応を利用する。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

NaIシンチレータと光電子増倍管を合わせたγ線検出器の説明。γ線が反応し電子がでて、電子の運動により発光する。この光を検出するが、光子の個数がγ線のエネルギーに比例することにより測定。 137Csのγ線を測定した。ピークの位置を出すのにガウス関数を「ぴたっと」当てはめてやる。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

エネルギー光子絵についての説明。エネルギーが分かっている線源を使い、データから、エネルギーとデジタル値の対応がとれる。未知のエネルギーも、この対応から測定できる。 コンプトン散乱の断面積、クライン・仁科公式について説明。トムソン公式とクライン･仁科の公式のどちらが正しいか実験。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

実験装置について。中央でコンプトン散乱を起こさせて、60度毎に置かれた検出器でどの角度にどのエネルギーが入ってきたかを調べた。 合計662keV付近にエネルギーが見える。これは入射γ線のエネルギー。ある二つの検出器のエネルギーの和をとり、ピークの部分の数を得た。

金田雅司(Masashi KANETA) @Kaneta

データはクライン仁科の式に近いことがわかった。 次にメインテーマのポジトロニウムの測定。ポジトロニウムが生成されていることを通して陽電子が生成されていることを確認する。 ポジトロニウムは電子と陽電子の組み合わせ。オルソ、パラ-ポジトロニウムの違いについて説明。