【物理】原子核の非常に強い電場で生成する電子陽電子対との相互作用効果を利用しガンマ線回折用レンズを実現−マックス・プランク研究所

マックス・プランク研究所、ガンマ線回折用レンズを実現。材料はシリコンや金、電池材料開発や医療分野への応用期待

http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2012/05/zoom-300x225.jpg
今回開発されたガンマ線レンズ。写真は金を材料とするレンズで、シリコンレンズよりもさらに強い回折効果があるという
(Copyright: Dietrich Habs / LMU))

マックス・プランク量子光学研究所が、ガンマ線の回折に使えるガンマ線レンズの開発に成功したとのこと。レンズの材料には、
シリコンや金を使うとしています。高エネルギーのガンマ線に適用できるガンマ線レンズは実現不可能と考えられてきましたが、
実際に作れることが実験で証明されたことで、医療や材料科学の分野での様々な応用が進むことになりそうです。

従来の物理学では、可視光線よりもはるかに高いエネルギーを持つ電磁放射線を回折できるレンズは不可能とされており、
このスペクトル領域での屈折率はどんな材料でもほぼ完全に1であると計算されていました。しかし、1990年代半ばになって、
ベリリウムまたは炭素を材料とするレンズによってX線を回折できることが判明し、X線光学が可能となったという経緯があります。

今回、ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン教授 マックス・プランク量子光学研究所フェローの Dietrich Habs氏らの
グループは、仏グルノーブルのラウエ・ランジュバン研究所（ILL）で行った実験により、X線よりもさらに高エネルギーのガンマ線
でもレンズを使って回折可能なことを確認。これにより、ガンマ線光学という新しい光学の時代が始まったとします。

ILLでの実験で使用されたのは、シリコンを材料とするプリズムです。Habs氏は、「シリコンの原子核には陽子が14個存在して
おり、そこに非常に強い電場が発生する」と説明。「電場の中では極めて多数の電子と陽電子の対が生成され続けている。
この電子‐陽電子対はごく短時間しか存在できないが、それでもガンマ線と相互作用する」とし、デルブリュック回折と呼ばれる
この現象が、ガンマ線回折の原因であると言います。

理論物理学の世界では数十年前から、こうした現象は起こり得ないとされてきており、今後この分野での新たな計算モデル
手法の開発が必要になるとのこと。

Habs氏は、今回の発見の具体的応用にも目を向けています。その1つが、うつ病の診断・治療です。うつ病患者にはしばしば
リチウム療法が施されることがありますが、リチウム薬が脳内でどのように作用するのかについてはよく分かっていないとのこと。
ガンマ線とガンマ線レンズを使ってマイクロメートルレンジでの三次元画像化を行うことによって、リチウムがどこに集まっている
のかを特定し、なぜ精神に作用するのかを明らかにしたいといいます。

リチウムは、ノートPCや電気自動車に使われる二次電池の材料としても重要な役割を担っています。二次電池に過剰な
負荷がかかると微小なリチウムデンドライト（樹脂状結晶）が析出し、これが著しい電池寿命の低下を招きます。Habs氏は、
ガンマ線を使ってこの効果を詳細に観察することで、二次電池の最適化を行いたいとしています。

「将来的には、放射性物質や爆発物の高精度検知にもガンマ線が利用できる可能性がある」と研究チームは考えています。
さらに、ガンマ線光学の技術は癌の診断・治療にも応用できるとHabs氏は予想。「医師が初期の腫瘍の発見・治療に利用
できる新規の医療用放射性物質が生産可能になる」とします。

この夏に欧州シンクロトン放射施設（ESRF）で計画されている実験では、シリコンではなく金レンズが使われるとのこと。Habs
氏の説明によると、金の原子核には79個の陽子が存在するため、シリコンよりも強い回折効果が得られるといいます。

SJN Blog　再生可能エネルギー最新情報　2012年5月20日
http://sustainablejapan.net/?p=1583

Gold lenses used to create gamma optics
Max-Planck-Gesellschaft Research news May 18, 2012
http://www.mpg.de/5799885/gold_lenses_gamma_optics

りちうむ電池さわるとうつ病になるということか

>今後この分野での新たな計算モデル手法の開発が必要

普通のレイトレースソフトをちょっと改造すればイケる予感ｗ

放射能は脳に効くと言ってるのか

放射能の可視化ですか

なにこれSACLAがパワーアップするってこと？

電気自動車の時代が来る

この記事は、γ線も透過電子顕微鏡みたいに集光出来るって事を指してるの？

荷電粒子によるサンプル損傷もX線やγ線なら圧倒的に有利だし、そこは期待したいのう…

>>2
逆だろ。リチウム電池舐めると、うつ病が直るんだよ

え、これ地味にすごいね
γ線顕微鏡とか出来ちゃうのか

ウランレンズなら陽子９２個だから金よりも強い回折効果が得られるの？

>ガンマ線とガンマ線レンズを使ってマイクロメートルレンジでの三次元画像化を行うことによって、リチウムがどこに集まっている
>のかを特定し、なぜ精神に作用するのかを明らかにしたいといいます。

脳にガンマ線射ち込むのかよ。怖すぎるわ。

兵器にはならんの？

>>3
レイトレースは屈折や反射がどこで起きるかモデルを立てたうえでの計算
この場合はガンマ線がどこで屈折しどこで反射するか分からないのが問題

>>8
集光もそうだけど、レンズ状の構造を持つことによる解像度の向上が主眼かと

>>12
普通の放射線マーカーでしょ
放射性物質を体内に取り込んで出てくるガンマ線を観測することで体内の構造を知る

放射性リチウムの半減期は1秒もないのに

で、何が凄いのか、ドロップアウトした理系の俺に三行で。

>>15
すんませんした
当てるんですね

なんでシリコンや金かというと、重い元素ほど高エネルギーのガンマ線に対して
屈折率を持てるってことなんだろうな

しかし、普通の光学レンズだって主成分は二酸化珪素だから、ガンマ線も屈折
するはずだが

グレーザー砲がついに完成か。

ガンマー線を発している天体を超高解像度で観測できる可能性がでてきたな。

>理論物理学の世界では数十年前から、こうした現象は起こり得ないとされてきており、今後この分野での新たな計算モデル
>手法の開発が必要になるとのこと。
理屈だけの世界が実証で修正されるのはいいことだ。

これは…ノーベル賞くるか！？

>>20
グ、グンマーちゃうわ！！！（＞＜）

>>9
炭酸ﾘﾁｳﾑはうつ病じゃなくて逆の躁病の薬だろ

>>23
リーマスという向精神薬
うつ病、躁うつ病に処方される

すごいな

>>18
ガラス状態だからじゃね？

結局屈折率はいくつなんだよ？

>>1
長くて理解できましぇん
3行にまとめろ

>>18
ケイ素は14しかないしそんなに重いってわけでもなくね

そのうち　劣化ウランもレンズにしそうだな

いままでX線望遠鏡は反射材を使って収束させてたわけだが
屈折望遠鏡が可能になるのか

>>29
重いんじゃなくて共有結合結晶でコンパクトな電子殻が必要なんだと思う。だから原子数が大きいのは不利。

>>28
ガンマ線を曲げられるレンズができました。
材料はシリコンや金です。
仕組みは原子核内に発生する強い電場で曲げます。

てことは、福島第一原発の原子炉を見られる望遠鏡ができるってことか？

ガンマ線がガマン汁に見えたから明日はオーストラリア応援するわ

このレンズを組み込んだ防護服を作ればガンマ線よけられるのか

>>26
だから、何だよ？

>>32
>>1くらい読め

回折レンズって反射式ってことだよね？
半導体製造に導入しようとしてるEUV露光装置が中々うまく行かないのも
従来の屈折系から反射系に変えざるを得ないからだし。
γ線は非荷電粒子だから電場からの影響は直接は無いよね？
真空中ではγ線による電子陽電子対生成は無理だよね。
でも電場があることによって対生成が可能になり、その後対消滅が起こって
γ線が再び発生、結果反射したように見えるということなんだろうか。
X線回折の仕組みすらよく分かってないから間違ってると思うけど。

>>38
>回折レンズって反射式ってことだよね？ 

え？

>>39
レンズの表面に溝を刻むかして回折を起こして曲げるのが回折レンズなのか…orz
物性で結晶構造を調べるX線回折のイメージしか無かったから反射としか思わなかったわ
EUVが反射系なのは軟X線の透過性が弱いためで曲げられないからで今回の論旨とは関係ないね

>>38
＞真空中ではγ線による電子陽電子対生成は無理だよね。

できるよ。

>>40
X線回折レンズを調べてくれば？

グレーティングみたいな

>>27
1.000000001だってさ

>>44
それ間違い
1.000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001346
です。正確にね。

>>28
レンズや曲面鏡は、素材の電磁波に対する応答を考えて設計するんだけど、
その時に原子核や電子あるいはイオンを構成要素と考えていて、それではガンマ線は扱えなかった。
原子核を構成する要素の動的な様子まで考えればガンマ線用も作れる

水爆点火用にＸ線を集中させる仕組みはどうなっているの？

分かんねーけど、X線源を球殻状に組み立てればいいんじゃね？

反射は出来るからパラボラ作れば良いでしょ？

>>44>>45
嘘８００ならべるな。

>>50
嘘じゃないよ。
ソースは忘れた。

樹脂状結晶？
樹枝状結晶？

樹枝状結晶だね。樹脂は変換ミスと思われ

>>51
ソースがデタラメなやつほど、記憶にございませんって言うんだよ。

てかただ適当言ってるだけっしょ

嘘じゃないってば。ソース探してきた

The bending in his group's experiment isn't much―about a millionth of a degree, which corresponds to a refractive index of about 1.000000001.
http://news.sciencemag.org/sciencenow/2012/05/gamma-ray-bending-opens-new-door.html

>>55
＞1.000000001だってさ
＞ソースは忘れた。
＞てかただ適当言ってるだけっしょ
その評価は喩え主張の事実が真実でも評価方法は正しい。
何故なら、主張者が明確に数値を覚えているのに、ソースについては何も
覚えていないということ。
論理性がかけている主張といわれない為にはソースを元に発言しないと
否定されても主張側のほうが証明できない愚かさを示すことになる。

>>56
本文読んだけどその部分は一次ソースじゃなく記者が表現しているだけ。

一次ソースは？

>>57
>>44を書いたときはソースからコピペした。
そのときリンクもつけとけば良かったんだが
>>51を書いたときは携帯からだったんでソース探したりコピペしたりできなかった。

>>56
俺は「一次ソース」なんて一度も言ってない。
記者が書いた記事はソースじゃないんか？
この板に立ってるスレッドほとんどネットのニュース記事がソースだろ。

銃社会よりも恐ろしい社会の始まりだ

>>59
>俺は「一次ソース」なんて一度も言ってない。
それって２ｃｈソースといっているのと何の違いもないんだけど
理解している？

>>61
はあ？
「2chソース」ていうのは>>45みたいなやつだろ。
>>45は2chが一次ソース（笑）だからまさに2chソース（2cn起源の情報）
おれが提示したソースは一応サイエンス誌の記名記事だぞ。
どこが「何の違いもない」わけ？

大体そんなに一次ソースにこだわるんなら自分で元の論文読めばいいじゃない。
リンクも張っといてやるからさ。25ドル出せば読める。
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v108/i18/e184802

アブストラクトに屈折率書いてないから>>44以上のことは俺は知らん。

>>63
http://arxiv.org/abs/1111.3608　　のv2

>>64
ありがとう。arXivに載ってたんですね。
屈折率n(Eγ) = 1 + δ(Eγ) + iβ(Eγ)で、
シリコンレンズのとき偏差値δ＝10^-9と一番最初に書いてある。
>>44の記事はこのことですね。
金を使うとδ＝10^-5まで上がると予想されてる。