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承前
実験装置
ポジトロニウム線源として、２２Naを使用。
実験装置を理解するためにまず光子と電
子の相互作用を考える・・・
物質内の光子と電子の相互作用
主な相互作用は3つ、
・光電効果 (Photoelectoric Absorption)
・コンプトン散乱 (Incoherent
Scattering)
・2電子相互作用 (Pair Production)
＋｛・レイリー散乱 (Coherent Scattering)
｝
減衰係数
光子は物質中で散乱されずに進める確率は
その進行距離に対して指数的に減衰する。
その確率が 1/e になる距離を減衰長と呼び、
この逆数を減衰係数と呼ぶ。
減衰係数は散乱の起こりやすさを表す指標で
あり、これは散乱断面積に比例することから、
これとほぼ同じ意味にとることができる。
それぞれの相互作用の起こりやすさは
物質、及び光子の入射エネルギー
により異なる。
次のグラフは
横軸：入射光子のエネルギー
縦軸：減衰係数
として、それぞれの相互作用の減衰係数を表し
たグラフである。
ＮａＩ
の減衰係数
減
衰
係
数
入射光子のエネルギー
散乱体
(有機散乱体)
の減衰係数
減
衰
係
数
入射光子のエネルギー
実験結果
以上を踏まえて、以下の流れで実験結
果を示す。
Calibrationの説明とその結果
本実験の結果
Rateの説明とその結果
•Calibration
•
フォトマルから出力されるのは電流パルス
をデジタル化した数値(ADCchannel)のみ
であり、これを観測された光子のエネルギー
に変換する操作が必要である。このため
に、ADCchannelとエネルギーを対応させ
るデータを取る必要があるので
Calibrationというものを行う必要がある。
• 具体的には、実験装置に用いる２つのNaIシ
ンチレーター実験環境におけるADCchannel
をとった。線源として 137Cs、60Co、22Na
を用い、またペデスタルの値もCalibrationに
考慮した。それぞれの線源から出るγ線のエ
ネルギーが既知のものであるので、これに
よってADCchannelとエネルギーを対応でき
る。この対応をとって、ADCchannelとエネル
ギーの関係を求めることをCalibrationという。
• キャリブレーションの結果
NaI(下) Cs
• キャリブレーションの結果
NaI(上) Cs
キャリブレーションのグラフ
NaI(下)
• NaI(上)
φ=π/2 におけるNaIのEnergy-Eventsグラフ
NaI(下)
NaI(下)Cutting
NaI(上)
NaI(上)Cutting
・考察
プラスチックシンチレータでコンプトン散乱し
たときの光子の散乱角θとすると、散乱後の
光子のエネルギーは、
E’ ＝ E/(２－cosθ)
E ; 散乱前の光子のエネルギー
E’ ; 散乱後の光子のエネルギー
と表される。
・考察
シンチレータに大きさがないと考えたとき、
散乱角６０°方向に飛ぶ光子のエネルギー
は、
E = ３４０．７ [keV]
であるが、実験結果では
上：３６３．０ [keV]
下：３５９．７ [keV]
となっている。
シミュレーションについて
実験の精度をよりよく知るために、今回の実験
を、現実と同じ実験環境でコンピュータ上で計
算を行った。
・考察
シンチレータの大きさを考慮に入れたときの
コンピュータ・シミュレーションの結果は、
E = ３４７．４ [keV]
であり、理論値よりは少しエネルギーが大きく
なっている。
•Rateの測定
• 2つの散乱面の成す角φ[rad]に対して、0～πまで
π/6刻みに7points、さらにπ/4、3π/4での計測も加
えて計9pointsでの計測を行った。
• 4つのシンチレーターのコインシデンスを取り、各φ
について約2000個の観測を行い(1pointにつき約
45時間かかった)、ノイズを省くためにそのうちNaIで
観測される光電ピークの部分のみでの有効数を考
え、
Rate=(有効数)/(計測に要した時間)
として計算を行った。
Rateのグラフ
エラーバー
：誤差の大きさ
（標準偏差）
Rateのグラフ
χ２ /7＝0.525
k = 0.891 >1/√2
Rateのグラフ
量子力学
コンピュータ・
シミュレーション
実験結果
隠れた変数理
論で許される
最大値
• 考察
実験結果は、ベルの不等式の許すｋの値
の範囲（ｋ＜１/√２）よりも大きくなっており、
隠れた変数理論が予言するよりも強い相
関を示している。
また、量子力学の予言する相関よりも弱く
なっているが、これは観測装置であるシン
チレータの大きさによって角度の広がりが
生じるためである。
これはコンピュータシミュレーションの結
果からも正しいと考えられる。
Fin.

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