中部大学ちゅうぶだいがくや東北大学とうほくだいがくを中心ちゅうしんとする国際こくさい共同きょうどう研究けんきゅうグループは、物質ぶっしつを構成こうせいする最小さいしょう単位たんいの素粒子そりゅうしの一種いっしゅ「ミュオン」を使つかう核融合かくゆうごうについて、反応率はんのうりつを左右さゆうするミュオン分子ぶんしの共鳴きょうめい状態じょうたいを直接ちょくせつ観測かんそくすることに成功せいこうした。極低温きょくていおん検出器けんしゅつきを使つかった高分解能こうぶんかいのうX線せん分光ぶんこうを活用かつよう。ミュオン分子ぶんしの量子りょうし状態じょうたいごとの存在比そんざいひを定量的ていりょうてきに同定どうていできた。核融合かくゆうごうの実現じつげんに向むけた研究けんきゅうの促進そくしんにつながると期待きたいされる。

成果せいかは、米べい科学誌かがくしサイエンス・アドバンシズに掲載けいさいされた。

従来じゅうらいの半導体はんどうたい検出器けんしゅつきの10倍ばい以上いじょうの分解能ぶんかいのうを持もつ装置そうちで、ミュオン分子ぶんしとミュオン原子げんしに由来ゆらいするX線せん成分せいぶんを分離ぶんりして検出けんしゅつすることに成功せいこう。観測かんそくしたデータを理論りろん計算けいさんと比較ひかくし、共鳴きょうめい状態じょうたいの2個この重水素じゅうすいそ原子核げんしかくとミュオン分子ぶんしの振動しんどう量子りょうし状態じょうたいを同定どうていし、存在比そんざいひを定量的ていりょうてきに評価ひょうか。これまで考慮こうりょされていなかった共鳴きょうめい状態じょうたいを経由けいゆする反応はんのう経路けいろが、ミュオンを使つかう核融合かくゆうごうで主要しゅような分子ぶんし生成せいせい過程かていとして役割やくわりを果はたすことを実証じっしょうした。これまで不明確ふめいかくだった分子ぶんし生成せいせい過程かていの実像じつぞうが解明かいめいし、理論りろんと実験じっけんの不一致ふいっちを解消かいしょうできた。

ミュオンを使つかう核融合かくゆうごうは水素すいそ分子ぶんしの中なかの電子でんしをミュオンに置換ちかんして200分ぶんの1程度ていどの小ちいさな分子ぶんしを作つくり、その分子ぶんし中ちゅうの原子核げんしかく同士どうしが近距離きんきょりに閉とじ込こめられることでプラズマを使つかわずに常温じょうおんで反応はんのうできる。化学かがく反応はんのうの効率こうりつを高たかめるにはミュオン原子げんし・分子ぶんしを速すみやかに生成せいせいすることが重要じゅうようだが、ミュオン分子ぶんしを生成せいせいする反応はんのう過程かていが理論りろんと実験じっけんの結果けっかが不一致ふいっちであり共鳴きょうめい状態じょうたいの役割やくわりも未解明みかいめいだという課題かだいがあった。