原研ら，レーザコンプトン散乱ガンマ線を用いて忘れ去られた理論を実証

日本原子力研究開発機構（原研），レーザー技術総合研究所，兵庫県立大学，東京工業大学，大阪大学らの研究グループは，1957年にイタリアの理論物理学者Agodi博士が予言した理論を実証することに成功した（ニュースリリース）。

これは，直線偏光したガンマ線を吸収した原子核から放出される中性子は，ガンマ線の進行方向に対して90°の角度では，中性子の角度毎の強度Iが，原子核の種類に関係なく，I=a+b・sin（2φ）（φは直線偏光面からの角度）の式になるというもの。

約10MeV（メガ電子ボルト）以上のエネルギーを有するガンマ線が原子核に照射されると，原子核がガンマ線を吸収して，代わりに中性子が放出される。ガンマ線も含む光には，光を構成する電場と磁場の向きが固定された状態である直線偏光した状態が存在するが，これまで直線偏光した高輝度ガンマ線を生成することができなかったため，Agodi博士の理論的予言は実証されず，ほとんど忘れ去られてしまっていた。

近年，高エネルギーの電子にレーザを散乱させて生成するレーザコンプトン散乱ガンマ線が開発されている。研究グループは，MeV領域のレーザーコンプトン散乱ガンマ線が得られる，兵庫県立大学が管轄するニュースバル放射光で実験を行なった。

3種類（金，ヨウ化ナトリウム，銅）の物質に対して，直線偏光したガンマ線を照射し，光核反応で放出された中性子を，90度の角度に設置したプラスティックシンチレーション検出器で測定し，一定時間に放出された中性子の数を数えた。

中性子の角度に対する強度を計測するために，ガンマ線の直線偏光の面の角度を30度刻みで変更して，それぞれの角度における中性子の数を測定した。この測定を3種類の物質に対して行なったところ，全ての物質で，中性子の強度の角度依存性が理論的に予言された通りになっていることが判明した。

研究グループはこの研究成果によって，原子核物理学での磁気双極子遷移強度の計測への応用が期待できるとしている。中性子の角度に対する強度を計測することで，磁気双極子遷移の強度を計測することが可能になると理論的に予測されている。

また，磁気双極子遷移を様々な原子核に対して計測できれば，超新星の爆発メカニズムの解明等にも寄与する。超新星爆発の初期である中性子星から放出され，超新星爆発を引き起こすと考えられているニュートリノと鉄やケイ素との相互作用の強さが評価できるとしている。

さらに，小型のレーザーコンプトン散乱ガンマ線発生装置と中性子検出器の組み合わせによる装置により，核物質や放射性同位体の検知を行なうことが考えられるという。そのような検知方式において，中性子の角度による強度の違いが有益な情報をもたらす可能性があるとしている。