原子衝突学会誌 2014 年第 11 巻第 1 号
Journal of atomic collision research, vol. 11, issue 1, 2014.

しょうとつ

原子衝突学会 2014 年 1 月 15 日発行
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原子衝突学会賛助会員(五十音順)
アイオーピー・パブリッシング・リミテッド（IOP英国物理学会出版局）

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アステック株式会社

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アドキャップバキュームテクノロジー株式会社

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有限会社

イーオーアール

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Electronics Optics Research Ltd.
株式会社 オプティマ

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カクタス・コミュニケーションズ株式会社

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キャンベラジャパン株式会社

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クリムゾン インタラクティブ プライベート リミテッド

株式会社 サイエンス ラボラトリーズ

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1真空光学株式会社

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スペクトラ・フィジックス株式会社

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ソーラボジャパン株式会社

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ツジ電子株式会社

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株式会社東京インスツルメンツ

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株式会社東和計測

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株式会社トヤマhttp://www.toyama-jp.com/

株式会社

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ナバテック

2

仁木工芸株式会社

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伯東株式会社

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丸善株式会社

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丸菱実業株式会社

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株式会社 ラボラトリ・イクイップメント・コーポレーション

3

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しょうとつ
第 11 巻 第 1 号
目 次（原子衝突のキーワード） 分子回転励起の量子制御

市原 晃…5（原子衝突のキーワード） 魔法角田沼 肇…6

第 40 回定期総会報告

庶務幹事

…7

2013 年度第 2 回運営委員会報告

庶務幹事

…7

第 38 回原子衝突学会年会報告

行事委員会

…7

第 38 回年会優秀ポスター賞受賞者決定

行事委員会

…9

名誉会員の選出について

庶務幹事

…9

2014 年度原子衝突学会役員選挙の結果

選挙管理委員会…10

第 30 回化学反応討論会のお知らせ…10

第 15 回原子衝突学会若手奨励賞募集要項 【締切延長のお知らせ】 庶務幹事

…11

公益財団法人 山田科学振興財団「2014 年度研究援助」候補者推薦について

庶務幹事

…11

国際会議発表奨励事業に関するお知らせ

庶務幹事

…12

「しょうとつ」原稿募集

編集委員会事務局 …12

ユーザー名とパスワード…13

「原子衝突のキーワード」

位は，回転定数を B として原子単位を用いて2πBJ(J+1)で与えられ，隣接回転準位間の遷移周

分 子 回 転 励 起 の 量 子 制 御 (Quantumcontrol of molecular rotational excitation)

波数は 2B の整数倍となる．従って，(2)式中のパラメーターf を 2B に設定し，コムのスペクトル周波数を分子の回転遷移周波数に一致させることによ

分子回転制御の研究として，レーザーを用いた

り，コムのパルス列を用いて分子の回転状態を励

気体分子の配向(orientation)や整列(あるいは配起させることができる．(2)式から分かるように，コム列：alignment)の研究が実施されている [1]．アルの歯を形成するパルスは 1/f = 1/(2B)の時間間隔

カリハライド等の極性分子に直線偏光パルスを入で分子に入射する．一方，分子の回転エネルギ射すると，分子の電気双極子モーメントがレーザーは 2πBJ(J+1)であり，J = 0 を除く回転の位相周ー電場と同じ配向を取るようにトルクを受ける．ま期は 2B の自然数倍の逆数で与えられる．従って，た，誘起双極子モーメントを持つ等核二原子分子各回転状態が全て最初にパルスを受けた時と同では，分子軸が電場と平行に整列するようトルクをじ位相に回復(revival)した時刻において分子に受ける．

パルスが照射されることになる．この規則的なパ

これら直線分子とレーザー場の相互作用ポテ

ルス列照射により回転状態遷移が誘起され，コヒ

ンシャル U は，分子の双極子モーメントを μ，分ーレント(coherent)な回転励起が引き起こされる．

子軸に平行および垂直な分極率を α1，α2，電場を

図 1 に例として，緊密結合計算による，LiCl 分E とすると，子(初期状態 v = 0, J = 0)の回転状態分布の時間U  E cos   [( 1   2 ) cos 2    2 ]2E2変化を示す．分子の受ける相互作用は(1)式中の(1)

第一項の双極子モーメントとコム電場の内積で与と書ける．θ は分子軸と電場のなす角である．(1)え，μ = 2.50×10-29 C·m, B = 0.0213 THz，ピーク

式からも分かるように，分子には双極子モーメント

電場 7.37×104 V/cm，jmax = 20，δ = 1/(4B)に設定を電場方向に配向させようとする cosθ 依存の作用した．パルスが照射される毎に回転状態の分布がが働く．一方，分極率(誘起双極子モーメント)の高 J 側に移動していく様子が確認できる．

関与する相互作用は電場方向に分子軸を整列さpulse2せようとし，cos θ 依存性を持つ．

J=0123451

ところで，近年のレーザー技術開発の進展に伴い，分子の回転周波数領域に対応するテラヘル
populationツ(1 THz = 1012 Hz)領域のパルスを，強度が 100
MW/cm2 程度まで生成可能になった．この THz パ
ルスの分子への応用例として，周波数コム0.5(frequency comb)と呼ばれる光学パルス列を用いた二原子分子の回転励起がある [2]．
分子の回転状態を励起する直線偏光の周波数

00

コムの電場 E は，時間 t の関数として
j max 1E (t )   1  2  cos{2f ( j  1)(t   )}
j 0



1

2

3

45time (1/(2B))(2)

図 1: 周波数コム照射による LiCl 分子(初期状態v = 0, J = 0)の回転状態分布の時間変化．の周期的デルタ関数(Dirac comb)の形式で表現(日本原子力研究開発機構 市原 晃)

できる．周期は 1/f で与えられる．ここで γ は電場の参考文献

大きさ，f は周波数を決めるパラメーターであり，δ

[1] 例えば J. Salomon et al., J. Chem. Phys. 123,は時間に関するオフセットである．

144310 (2005).

低温下で基底振動状態(v = 0)にある二原子分[2] L. Matsuoka et al., J. Korean Phys. Soc. 59,

子は，角運動量量子数 J が小さい場合，剛体回2897 (2011).

転子として取り扱える．分子の回転エネルギー準Copyrigh t© 2012 The Atom ic Colli sion Soci ety of Japan, All ri gh ts reserv ed.

5

「原子衝突のキーワード」

で与えられるが，実際には最低次の項だけを取って，式 (2) と同じ形のものが用いられることが

魔法角 (magic angle)多い．ただし，電子分光の分野では α2 A20 を βと置くのが一般的であり，しばしば β パラメー

超常現象を認めないはずの自然科学の中にもタと呼ばれている．

魔法 (magic) と名の付く言葉は少なくない．手α2 A20 あるいは β の測定は，観測角度を変化品という意味の “magic” なのかも知れないが，させながら強度分布を測定するのが直接的であ日本語では “魔法” と訳される．様々な魔法が蔓るが，θ = 90◦ などの固定した角度でも，条件延る科学の中で，魔法の角度は 2 次の Legendreが整えば可能である [2]．これらは励起状態の多項式 P2 (cos θ) がゼロになる角度として定義さ詳細な情報を与えるものであり，ダイナミクスれている．P2 (cos θ) = (3 cos θ − 1)/2 であるか研究の立場からも非常で重要である．しかし，ら，θ = cos−1 √13 ≈ 54.7356◦ である．

P2 (cos θ) = 0 となる魔法角においては，その重2電子励起された原子や分子から光子や電子が要な A0 も β も全く意味を持たない．その代わ放出されるとき，その強度は放出方向に依存すり，魔法角では強度の絶対値である I0 が直接測る．励起状態を生成するには，光照射・電子衝定できるという非常に重要な特徴がある．その撃・イオン衝突など，明確な方向を持った一次ため，断面積の絶対値測定には魔法角は非常に重粒子をビームとして標的に衝突させることが多用である．また，磁気副状態分布に偏りがあっい．このビームの進行方向を量子化軸として励た場合であっても，全く偏光度を持たない光が起状態を記述するのが通常の方法であるから，観測されることは注目に値する．

この軸からの角度を θ，軸周りの角度を ϕ とし式 (2) を全立体角について積分すると I0 になて，放出方向を (θ, ϕ) で記述することができる．

ることから判るように，この式における I0 は光励起状態からの光子放出の場合，始状態と終放出あるいは電子放出の部分断面積 σ に等しい．

状態を指定した放出角度分布は，放出光の偏光

このため，角度分布 I(θ) ではなく，微分断面積度を区別しないならば電気双極子近似の下，球に対する式として面調和関数で展開され次式で与えられる [1] :[I0I(θ, ϕ) =1+4π√2∑dσ(θ)σ={1 + α2 A20 P2 (cos θ)} ,dΩ4π]

4πα2A2q Y2q (θ, ϕ) .(1)5のように表示されることも多い．
q=−2(4)

ここで α2 は始状態および終状態の角運動量に実際の実験では，量子化軸から正確に 54.7356◦

よって定まる定数，A2q はアラインメント・パの方向に検出器を設置することは難しく，角度ラメータと呼ばれ励起状態の磁気副状態分布に分解能も有限であるから “魔法角近傍での測定”よって決定される物理量である．しかし，励起と呼ぶのが正確であるが，暗黙の了解で “魔法状態が量子化軸について円筒対称性を持つので角における測定” と記述されている．

あれば，式 (1) は簡単な次式となる :I(θ) =I0{1 + α2 A20 P2 (cos θ)} .
4π(首都大学東京 田沼 肇)(2)

参考文献

多重励起状態や内殻励起状態からの電子放出[1] V. V. Balashov et al., ’Polarization andの場合も，量子化軸について円筒対称性を持つ

Correlation Phenomena in Atomic Colli-とき，双極子近似における角度分布はsions’, (Kluwer, New York) 2003, p.117.


k∑max

I0 I(θ) =1+αk Ak0 Pk (cos θ) , (3)
4π [2] U. Fano and J. H. Macek, Rev. Mod.
Phys., 45, 553 (1973).

k=2,4,·c 2012 The Atomic Collision Society of Japan, All rights reserved.
Copyright⃝6

2013 年度 役員・委員会等会長
髙橋正彦（東北大学）
幹事
渡部直樹（北海道大学）（副会長）森下亨（電気通信大学）

足立純一（高エネルギー加速器研究機構） 星野正光（上智大学）
運営委員
足立純一（高エネルギー加速器研究機構） 岸本直樹（東北大学）
小島隆夫（理化学研究所）

冨田成夫（筑波大学）

日高 宏（北海道大学）

渡部直樹（北海道大学）

渡辺 昇（東北大学）

東

岡田邦宏（上智大学）

小田切丈（上智大学）

佐甲徳栄（日本大学）

城丸春夫（首都大学東京）

星野正光（上智大学）

中村信行（電気通信大学）

俊行（理化学研究所）

森下 亨（電気通信大学）
常置委員会等
編集委員会

委員長：

渡部直樹（北海道大学）

行事委員会

委員長：

森下

広報渉外委員会委員長：

足立純一（高エネルギー加速器研究機構）

若手奨励賞選考委員会委員長：

大野公一（豊田理化学研究所）

国際会議発表奨励者選考委員会

委員長：

髙橋正彦（東北大学）

学会事務局

担当幹事：星野正光（上智大学）

亨（電気通信大学）

編集委員会
足立純一，岸本直樹，長嶋泰之，中井陽一，羽馬哲也，早川滋雄，日高宏森林健悟，渡部直樹

しょうとつ

第１１巻 第１号（通巻 56 号）

Journal of Atomic Collision Researchc 原子衝突学会 2014⃝
http://www.atomiccollision.jp/
発行: 2014 年 1 月 15 日
配信: 原子衝突学会 事務局<acr-post@bunken.co.jp>