超低速ミュオンスペクトロスコピー

摘要

正のミュオンは、寿命が2.2μsで、100％スピンが偏極しており（（π~+が崩壊し、μ~+と負のヘリシティを持つ中性微子が180度逆方向に放出される為）、陽子の1/9の質量を持っている。 これらの特徴を生か して、中性子や陽電子のように物性を調べるプロープとして幅幅広く磁性研究などにも用いられている。 また、H，D，Tの軽い同位体としてそれ自身の拡散や、反応性自体がおもしろい研究の対象となり得るという特徴をも兼ね備えている。更に、μsオーダーの特異な時間スケールで時間情報を得られ、NMRと中性 子散乱測定の中間の時間スケールで観察することができるというユニークな側面をも有している。従って、 最近注目を浴びている表面・界面の研究、精密な原子物理の研究、触媒等水素のダイナミクスを調べる研究にも大いに貢献でき得る潜在能力を持っている。 しかしながら、その為には、もっと低速で物質表面に 止まる超低速ミュオンが不可欠である。 J-PARCミュオン施設（MUSE）では、従来にはない高輝度超低速ミュオンスペクトメータの設置を計画して いる。 計画が成就した暁には、強度10~(4-6)個/秒、パルス幅0.5-1 ns、サイズφ 0.5-1mmの高輝度微小ビームが実現され、これまで不可能とされた高時間分解能で、微小な単結晶・薄膜試料をも対象にする事がで きる。 日本国内で磁性薄膜やナノ物性研究ひいてはスピントロニクスなどの産業応用に、μSR法の幅広い分野での本格的な展開が大いに期待されている。