図1-5　 逆コンプトン高エネルギーガンマ線発生 （a）8 GeV電子とレーザーの衝突地点。（b）レーザー光の入射ハッチ、（c）磁気スペクトロメータ、ワイヤーチャンバー、シンチレーターから構成される実験装置：光核反応で発生した中間子の発生方向、エネルギーを精度良く測定します。（d）Φ中間子発生の模式図で大きい円は陽子、小さな円は各種のクォ−クを表します。（e）発生した最高エネルギー2.4 GeVの逆コンプトンガンマ線スペクトル。図全体の中央部には逆コンプトン発生の概念が示されています。

陽子や中性子（核子）を構成しているものはクォークとグルーオンです。核子の内部を観測するために、核子のサイズ（直径2 fm）よりも小さな波長（0.1−0.5 fm）を持つ光（ガンマ線）を用いて、ガンマ線の散乱や中間子発生を通じて核子や原子核構造を研究するのが、高エネルギーガンマ線核分光学です。 　高エネルギー電子とレーザー光を正面衝突させると、特殊相対論のローレンツ収縮効果によって、逆コンプトン・高エネルギーガンマ線が発生します。この方法により、西播磨にある大型放射光施設（SPring-8）を利用して、レーザー光のエネルギーが約7億倍に増幅され、指向性の良い、しかも一定方向に電場ベクトルがそろった高エネルギー偏極ガンマ線ビームの発生に成功しました。このガンマ線のエネルギーは2.4 GeVにも達し、フランスやアメリカの施設のものに比べても、エネルギー、強度、指向性ともに世界最高となるとともに、核子のサイズよりも小さな波長の光という条件を十分に満足できるようになりました。 　図1-5はSPring-8蓄積リングでの逆コンプトンガンマ線発生装置の概略です。SPring-8で周回している針の先のような細さを持つ8 GeV電子ビームに約30メートル以上離れたレーザーハッチからレーザー光を入射し、正面衝突させます。逆コンプトンガンマ線はあたかも光が鏡に当たって反射されたように、電子の方向に跳ね返され約7億倍ものエネルギーを電子から受け取ります。最高エネルギー2.4 GeVのガンマ線スペクトルの測定結果を図1-5（e）に示しています。 　エネルギーを損失した反跳電子は電子タギング装置によって測定されます。発生した指向性の良いガンマ線はレーザーハッチを通過し、実験ハッチの水素ターゲットに照射され、核子を照らす光となります。この高エネルギー・ガンマ線発生の成功により、世界ではじめて偏極光子ビームを使ってのΦ中間子発生と、その観測を通しての核子内部のクォーク・グルーオン構造の研究が可能となりました。

参考文献 M. Fujiwara et al., Physics with Polarized Photons at SPring-8, Acta Phys. Pol., B, 29(1-2), 141 (1998).

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