60 Co線源を用いたγ線分光 ―角相関と偏光の測定― 原子核物理グループ白鳥昂太郎平成17年3月18日 ―目的―   60 Co線源から放出される2つのγ線の角相関①と偏光②を測定し、レベルスキームの構成に欠かせないγ遷移のスピンとパリティを決定する今実験のために構成した偏光測定装置の性能を評価する ② ① ―原理― 原子核の遷移  角相関多重極度λの遷移 →電気型Eλ遷移磁気型Mλ遷移パリティ変化 λ λ+1 E型:πiπf =(-1) M型:πiπf =(-1)   直線偏光    偏光γ線:向きが一様でない電気、磁気双極子から放射される電磁波放射の際の電場の振動方向を偏光の向きとする偏光の大きさはθに依存 (90°最大) 電気双極子放射E1 量子化軸に平行磁気双極子放射M1 量子化軸に垂直  線源：始状態のスピンに偏りがなく角度分布や偏光を示さない光子がz軸方向に運ぶ角運動量が±1のみなので、カスケード遷移の１つのγ線を捉えると中間状態のスピンが偏る →同時計測すると、放出される２つのγ線に角相関が生じる  J1→J2→0が分かる偏光測定  偏光を生じさせるために、放出される２つのγ線を90 度の角度で同時計測  偏光の測定にコンプトン散乱を用いる  電場の向きで散乱断面積が変わる(Klein-Nishinaの式）  d r02 E 2  E E0 2 2      2 sin  cos  2  d 2 E0  E0 E    同時計測したγ線の一方をコンプトン散乱させ、垂直方向と水平方向に置いたDetectorで検出された数の違いから偏光を測定 z 測定の概要図偏光と非対称度  測定に用いる式偏光度 N∥np  A 1 aE N   N∥   P  , a E  Q Q aE N   N∥ N  np    60 Coにおける理論値(1173keV) P  0.1667 , Q  0.3848  測定出来る最大の非対称度 A  PQ  6.41 102 A:非対称度 Q:Polarimeter Sensitivity a:修正項  Qは入射γ線のエネルギーに依存し、装置のジオメトリーで決まる大きさがあるdetectorではQが小さくなるので、測定出来る非対称度は理論値よりも小さくなる  1333keVの値 P  0.1667 , Q  0.3465  P>0ならE型 P<0ならM型 A  PQ  5.78  10 2 ―角相関測定―   2つのNaIシンチレーションカウンターの間に線源を置き、一方の Detectorを固定、もう一方を15度ずつ回転させながら測定同時計測されたγ線の個数をプロットしていく  測定装置 Source 回転固定角相関 4→2→0（―） W    1  0.102 P2 cos   0.00907 P4 cos   3→2→0（―） W    1  0.204 P2 cos   0.0816 P4 cos  3→1→0（―） W    1  0.207 P2 cos  2→1→0（―） W    1  0.05P2 cos    ―結果―   測定値理論値と測定値の関係 W    const 1  A2 P2 cos   A4 P4 cos      -2 A2=(8.74±0.485)×10 -2 A4=(1.61±0.659)×10 χ2/f=0.874 (60%の位置) 測定値は遷移４→２→０以外適合しない 60 → Coのγ線の多重極度はλ=2   ― 測定値 ― 測定値の関数 ― 適合する理論値 ―偏光測定― 実験装置 Scatterer 中心の”Scatterer”にγ線を入射し、コンプトン散乱させる垂直方向と水平方向に置いた”Absorber”で吸収し、数の違いを測定  Absorber  γ  入射γ線はコリメート  90度方向に”Scatterer”と同時計測する”Coincidence” を置く  周囲を鉛で囲み Backgroundを減らす測定回路  TriggerはScattererとCoincidenceで同時測定されたイベント ―実験方法― Calibration 1.  各測定の前後で行う 90度方向での偏光測定 2.  同時計測で偏光を生じさせる 180度方向、または同時計測なしの無偏光状態での測定 3.  DetectorのEfficiencyとジオメトリーの違いの修正 γ線をコリメートしない場合も測定する   コリメートしない場合との有効性の比較 ―解析の流れ― Coincidenceでのカット 1.  1173keVのγ線を選択 (1333keVも行う) → ScattererとAbsorberでの Kinematicカット 2.   γ線のエネルギースペクトルをコンプトン散乱の式からcos(θ) の形に変換し、Detectorのジオメトリーに対応した入射角度の範囲を選ぶ 45°<θ<135°の範囲 cos  ScattererとAbsorberのスペクトルをevent-by-eventで足し合わせ、1173keV(1333keV) となるeventの数を計測 3.  垂直方向と水平方向のピーク面積から非対称度を求める＋ Scatterer (Ge検出器) (NaI) 無偏光γ線で各Absorberの固有差やジオメトリーによる差の修正 4.   ↓ Absorber 垂直、水平方向での偏光に起因しない数の違いを修正偏光がない状態でのDetector の違いの修正は重要 [keV] Sum Peak ―結果―  測定された非対称度 A  aE N   N∥ aE N   N∥ コリメート A  3.68  2.17  102 ,1.69 91% , aE    a1173  0.844  0.010 N∥np  N  np  N⊥― N∥― コリメートなし A  4.67  1.03  102 ,4.52 99.9%  a1173  0.934  0.014 1333keV(コリメートなし) A  4.10  1.07  102 ,3.82 99.9%  a1333  0.959  0.015  非対称度の符号からγ線は 1173keV、1333keVともE型 [keV] ―まとめ―  角相関と偏光測定から   + + + 遷移４ →２ →０電気型E２遷移であることが確かめられた   今回構成した偏光測定装置では数％のオーダーまでの非対称度が測定出来るコリメーターを使用しない方が良い結果となった   コリメート:10日線源2M[bq] コリメートなし:1.5日線源0.1M[bq] (2,500,000event) →コリメータや線源強度の最適化のため、さらなる検討が必要 ―今後の課題―  シミュレーションを行い、測定結果の妥当性を検証  偏光の測定条件の最適化