中性子応用光学研究分野 　  研究室のサイト

本研究分野は、中性子が低速になるほど顕著になる光学的性質を主に利用して、低速中性子の今までにない発見や利用方法の実現を目指しています。

中性子は、スピン1/2を持ち、磁場に敏感で、15分近い長い寿命があり、自然界の基本的な力である核力、電磁気力、重力、を同じようなオーダーで感じる状態がつくれる稀有な粒子です。ただ電気的に中性な特長のため中性子ビームを制御（曲げる）ことは大変難しいです。そこで中性子が低速になるほど、物質「波」としての性質が顕著になることを利用して、世界最高レベルの多層膜中性子反射ミラーをはじめとする中性子光学素子を実現しています（図１）。また中性子のスピンを精密に制御することで、他の方法では見ることのできない時間・空間領域をカバーする、世界的にユニークな中性子分光装置：中性子共鳴スピンエコー分光器群(VIN ROSE)（図2） を茨城県東海村のJ-PARC MLF BL06に高エネルギー加速器研究機構と連携して建設し、共同利用研究を展開しています。また中性子の位相に注目し、通常の吸収による透過像だけではなく、サブミクロンオーダーの構造ゆらぎも同時に見える中性子位相イメージング装置を開発し、金属３Dプリンターの性能向上を目指す等、産業応用も視野に入れた開発を積極的に行っています。

さらに、物質容器に蓄積可能な超冷中性子を用いたカナダTRIUMF や、中性子の反物質である反中性子に関連したスイス CERNの研究所での実験にも参画し、熊取で培った高度な中性子光学素子の開発技術を物理法則の基本的対称性の検証をはじめとする素粒子物理実験へ応用しています。これらの様々な装置開発の知見を活かし、福井県敦賀市「もんじゅ」サイトで建設計画が進行中の新たな試験研究炉の実現に向けて精力的に活動しています。また中性子だけでなく、紫外線や放射線によって光るプラスチックを開発し、安価で高感度な放射線検出器開発も行っています。

図1　開発した回転楕円体中性子集光スーパーミラー	図2 J-PARC MLF BL06で利用が進む中性子共鳴スピンエコー分光器群 (VIN ROSE)