陽電子消滅法による量子ビート測定,1; 新しいラジカル分析法

Quantum beats measured by positron annihilation methods, 1; A New method for radicals

平出 哲也  ; Lee, J.

Hirade, Tetsuya; Lee, J.

水中で形成されるポジトロニウムとジェミネート対となっているのはOHラジカルであり、このジェミネート対はイオン化の際には一重項状態であり、その後、異なる環境でそれぞれ超微細結合によってスピン状態が変化していく。ポジトロニウムの電子はOHラジカル内の電子よりも非常に速く、10ps程度の周期で回転している。その際、OHラジカル内のプロトンのスピンの向きは上向きと下向きである確率が半々であり、よって、一重項と三重項の間の振動の周期はわずかに異なる周期の重ねあわせとなり、うねりを生じる。ここで、うねりの腹の部分で、速い周期で一重項になる場合は、うねりの節で振幅がなくなる場合よりもラジカル反応が進むと考えられ、その結果、うねりの節の部分ではラジカル反応と競争反応である、スピン交換反応の収率の増大が現れると予想される。18Cの水の測定結果には、上記効果のものと考えられる量子ビートが時間分解した消滅線のドップラー広がりに観測され、このビートから水中の短寿命ラジカルであるOHラジカルの超微細結合定数を測定することができるようになった。

Positronium (Ps) formed in water and OH radical are a geminate radical pair. The geminate radical pair is in a singlet state initially. Both of the spins are in different conditions and then the spin state changes between singlet and triplet. The rotational frequency of Ps is much faster than that of OH radical and a half has the same direction of the rotation and the other half have the opposite direction. The measured phenomenon is the mixture of the both cases and then there will be swells on the probability of the singlet state. The radical reaction of Ps and OH radical is affected by the spin state and then the swells of the spin state can be detected by the positron annihilation experiment as quantum beats. The quantum beats in water were successfully observed.