物質・生命の構造や機能の研究

加速器から生まれる4つのプローブで物質・生命のしくみを解きあかす

KEKの物質構造科学研究所では、電子加速器から発生する放射光や低速陽電子、陽子加速器でつくられる中性子やミュオンと呼ばれる粒子を使って、物質・生命の構造とその機能を、分子や原子のスケールで解明するための研究を推進しています。

放射光・中性子・ミュオン・低速陽電子は、それぞれ物質と特徴的な相互作用をします。それぞれの特徴を活かした研究により、物質の性質を多角的・総合的に理解することができます。

放射光

image001.jpg加速器から発生する幅広いエネルギー(波長)をもつ高輝度の光です。波長の短い光である紫外線やX線を使うと物質を構成する原子の並びや電子のふるまいを調べることができます。

 

 

中性子

image003.jpg陽子加速器によってつくられた中性子は、原子核を区別することができ、水素などの軽元素やその同位体を詳しく観察できます。また非常に透過力が高いため物質内部の構造を調べることができます。

 

 

ミュオン

image005.jpgミュオンは、陽子加速器でつくるπ中間子の崩壊によって得られます。生まれながらに磁石の性質を持つ原子サイズの方位磁針として、物質の局所磁場を調べられます。また、負ミュオンは原子に捕まると元素に特徴的な波長のX線を放出するため、元素分析にも使われます。

 

低速陽電子

image007.jpg陽電子は電子の反粒子で、線形加速器の電子ビームから生成されます。物質中の電子と陽電子が対消滅して放出するガンマ線や、電子とペアになったポジトロニウムを利用し、物質の構造を調べることができます。