[論文レビュー] First observation of spin dichroism with deuterons up to 20 MeV in a carbon target

V.G. Baryshevsky, A. Rouba+15 more|ArXiv.org|Jan 18, 2005

Nuclear physics research studies参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、6〜20 MeVのエネルギー領域で、非極化炭素標的に通過する非極化デュテロンビームが、初の実験的観測としてテンソル極化が生成されること、すなわちデュテロンスピンディクロイズムを報告している。3He極化計を用い、d + ³He反応からの陽子の角度分布を分析することで、エネルギーに依存するディクロイズムを実証した。エネルギーが高くなるにつれ、テンソル極化（pzz ≈ 0.1）が0.1にまで増加し、デュテロンの非球面的構造とエネルギー依存の断面積非等方性に起因するスピン依存散乱を示している。

ABSTRACT

The first observation of the phenomenom of deuteron spin dichroism in the energy region of 6-20 MeV is described. Experimental values of this effect for deuterons after passage of an unpolarized carbon target are reported.

研究の動機と目的

• スピン依存前向散乱理論が予言する現象である、非極化炭素標的に通過するデュテロンビームにおけるスピンディクロイズムの実験的観測を目的とする。
• 非極化ビームにおけるテンソル極化生成を通じて、スピン依存前向散乱振幅の実部を間接的に測定することを目的とする。
• デュテロンビームを用いて、核物質における分散関係およびコherentスピン効果の妥当性を検証することを目的とする。
• 特に6–20 MeVのエネルギー範囲において、標的厚さおよびエネルギーがスピンディクロイズムに与える影響を調査することを目的とする。
• スピンディクロイズムが、ストレージリングやEDM測定における高精度実験に与える影響を評価することを目的とする。

提案手法

• ケルン大学の電界型HVECタンドムバンデグラーフ加速器を用いて、6–20 MeVのデュテロンビームを生成した。
• d + ³He → ⁴He + p 反応に基づく3He極化計を用い、透過デュテロンのテンソル極化を検出した。
• 陽子の角度分布を4つの検出器（L, R, U, D）で測定し、テンソル分析力A = −(3/4)pzzを抽出した。
• 背景からのディクロイズム効果を分離するために、標的ありおよびなしの両状態で、(L+R+U+D)/F とエネルギーの関係に対する線形フィットを実施した。
• ベーテ＝ブロッホ式を用いて、標的通過によるデュテロンのエネルギー損失を推定し、±0.2 MeVの不確実性を評価した。
• 標的あり・なしの線形フィットの傾きの差異からディクロイズムを推定し、エネルギー依存テンソル極化の存在を示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 6–20 MeVのエネルギー範囲で、非極化デュテロンビームが非極化炭素標的に通過した後、テンソル極化を獲得するか？
• RQ2 観測された極化効果は、デュテロンの非球面的構造に起因する散乱非等方性によるスピンディクロイズム理論予測と整合的か？
• RQ3 スピンディクロイズムの大きさとエネルギー依存性は、標的厚さにどのように依存するか？
• RQ4 このディクロイズム効果を用いて、スピン依存前向散乱振幅の実部を独立に抽出できるか？
• RQ5 スピン-スピン相互作用やクーロン相互作用、または共鳴反応が、観測されたディクロイズムのエネルギー依存性に果たす役割は何か？

主な発見

• 58、151、188 mg/cm²の3種類の炭素標的のすべてでスピンディクロイズムが観測され、特に151および188 mg/cm²で顕著であった。
• テンソル極化（pzz）はデュテロンエネルギーに伴い増加し、16–20 MeVのエネルギー範囲で約0.1に達した。これは強いエネルギー依存性を示している。
• 標的あり・なしの両状態における(L+R+U+D)/F とエネルギーの線形フィットの傾きに顕著な差異が認められ、実験的不確実性を考慮してもディクロイズムの存在が確認された。
• 観測されたディクロイズムは標的厚さに比例しないことから、異なるデュテロンスピン状態に対する微分断面積の複雑なエネルギー依存性が示唆された。
• ディクロイズムの符号および大きさはエネルギーに依存して変化し、スピン依存相互作用およびデュテロン-炭素散乱における共鳴効果の寄与が示唆された。
• 結果は、核物質におけるスピンディクロイズムが測定可能な効果として存在することを支持し、スピン依存屈折率非等方性の理論的予測を裏付けた。