ピーク強度10^22 W/cm^2に達する世界最高光子密度のX線レーザー

<plone.namedfile.file.NamedBlobImage object at 0x7fedd8679c80 oid 0x4dd49f in <Connection at 7fee46841610>>

2024-03-15

engineering

{'items': [{'key': 'fe55s', 'term': 'X線自由電子レーザー(XFEL：X-ray Free-Electron Laser)', 'description': {'blocks': [{'key': '4uuhl', 'text': 'X線自由電子レーザーとは、X線領域の波長をもつレーザーのことである。一般的なレーザーとは異なり、物質中から真空中に抜き出された電子（自由電子）を使用してレーザー光を発生させる。XFELの光の特徴は、次の①から④の全ての性質を同時に備えている点である。 ①物質を構成する最小単位である原子とほぼ同じ、微小なサイズ（100億分の1メートル）の波長をもつこと（X線であること） ②光の波が完全にそろっていること（レーザーであること） ③非常に高い輝度をもつこと（放射光X線の10億倍の明るさ） ④超短パルス光であること（カメラのフラッシュのように光の時間幅が短い（100兆分の1秒）こと）。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '906n1', 'term': 'ナノメートル(nm)', 'description': {'blocks': [{'key': '5rif3', 'text': '1メートル(m)の10億分の1の大きさを指す。仮に地球の大きさを1 mまで縮小したときに、パチンコ玉が1 nm、ゴルフボールが3 nm、ソフトボール3号球が7 nmの大きさに相当する。また一般的に、水の分子サイズが約0.4 nm、DNAの幅が約2 nmとされている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '9j5s5', 'term': 'ピーク強度', 'description': {'blocks': [{'key': 'fs2qi', 'text': 'レーザーの時空間的なエネルギーの大きさを表す指標として用いられる。レーザーパルスの出力(エネルギー)をパルス幅(光の時間幅)と集光サイズ(光の空間領域)で割った値として、W/cm2(ワット 毎 平方センチメートル)の単位で表される。これまでに、可視光レーザーのピーク強度として量子科学技術研究開発機構関西光量子科学研究所のJ-KARENが1022 W/cm2の日本記録を、韓国の基礎科學研究院・超強力レーザー科學研究団が1023 W/cm2の世界記録を報告している。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [{'offset': 89, 'length': 1, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 171, 'length': 2, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 178, 'length': 1, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 212, 'length': 3, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 219, 'length': 1, 'style': 'SUPERSCRIPT'}], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'dv4hm', 'term': '2012年12月プレスリリース', 'description': {'blocks': [{'key': 'bn2uu', 'text': '世界最強X線レーザービームが誕生\u3000―原子レベルの精度を持つ鏡により、1マイクロメートルの集光ビームを実現―', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}, {'key': 'a9m2i', 'text': 'http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2012/121217/', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [{'offset': 0, 'length': 72, 'key': 0}], 'data': {}}], 'entityMap': {'0': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2012/121217/'}}}}}, {'key': '3c2t8', 'term': '2018 年11月プレスリリース', 'description': {'blocks': [{'key': 's425', 'text': 'X線レーザーを10nm以下まで集光できる鏡を開発 —1nmレベルで精密な多層膜鏡作製技術を確立—', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}, {'key': '1d2tq', 'text': 'https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181128_3', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [{'offset': 0, 'length': 55, 'key': 0}], 'data': {}}], 'entityMap': {'0': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181128_3'}}}}}, {'key': '41jjb', 'term': 'SACLA', 'description': {'blocks': [{'key': 'am4s6', 'text': 'SACLAはSPring-8 Angstrom Compact free electron LAserに由来するX線自由電子レーザー施設の愛称。2012年3月に供用を開始。兵庫県の播磨科学公園都市にあり、理化学研究所が所有する。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'ac3j8', 'term': '収差', 'description': {'blocks': [{'key': 'fm0sg', 'text': 'レンズなどの光学系において、理想的な集光・結像からのズレを収差と呼ぶ。ここでは特に、X線ミラーの配置にわずかな角度ずれがあるときに光が一点に集まらない「コマ収差」が問題となっていた。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '7t5p5', 'term': 'X線波動場', 'description': {'blocks': [{'key': '96fpd', 'text': 'X線の振幅と位相を考慮した複素関数としての表現を波動場と呼ぶ。X線を含む電磁波は「波」としての性質を持つために、波の振幅と位相の情報が分かればその振る舞いを正確に把握することができる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'f2ob5', 'term': '世界最高X線強度', 'description': {'blocks': [{'key': '5c2bk', 'text': 'これまでに、1020 W/cm2のX線強度が日本のSACLAと米国のLCLSにて報告されていた。特に日本のSACLAは、実際に最先端の実験に供し得る安定したオペレーションが可能な唯一の環境であった。今回開発されたピーク強度1022 W/cm2の7 nm集光システムも、既に実用的な実験への応用が始まっている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [{'offset': 8, 'length': 2, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 15, 'length': 1, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 113, 'length': 2, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 120, 'length': 1, 'style': 'SUPERSCRIPT'}], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '281gt', 'term': 'ライマン(Ly)線', 'description': {'blocks': [{'key': 'dg782', 'text': '原子線スペクトルとして有名な輝線の名称であり、通常は水素や希ガス元素などの低い原子番号において観察される。今回のCrの場合、最も内側の軌道(K殻1s軌道)の電子が励起されている23価のCr+23イオン(水素様Cr原子)から発光する。22価のCr+22イオン(ヘリウム様Cr原子)からの同様の発光はヘリウム(He)線と呼ばれ、これも今回の測定にて観測されている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [{'offset': 94, 'length': 3, 'style': 'SUPERSCRIPT'}, {'offset': 122, 'length': 3, 'style': 'SUPERSCRIPT'}], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['eng']

['山田純平', '山内和人']

10年来のプロジェクトをここまでの精度で完遂することができて感慨深い思いです。研究当初はいくつもの挑戦的な研究開発に頭を悩ませましたが、家族の支えと共同研究者のサポートのおかげで良い結果を得ることができました。開発したXFEL 7 nm集光システムを使った実験では、既にいくつかの新しい物理現象の兆候が見え始めています。今後もさらなる飛躍を遂げるために研究を続けて参ります。

山田純平

助教

工学研究科

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/5f8cbf535c4a48a6.html?k=%E5%B1%B1%E7%94%B0%E7%B4%94%E5%B9%B3