AMOCで観測するポジトロニウム形成

Positronium formation observed by AMOC

平出 哲也  ; 岡 壽崇*   

Hirade, Tetsuya; Oka, Toshitaka*

イオン液体は蒸気圧がほとんどないなど、そのユニークな特性と環境に優しい材料であることからいろいろな分野での利用が期待されており、原子力分野においても使用済燃料の再処理への利用が期待されている。この場合、放射線場での使用となり、放射線による影響などの評価が必要である。イオン化により形成された過剰電子の溶媒和には、サブナノメートルの微視的なスケールにおける分子運動が大きく関与すると考えられる。一方、ポジトロニウム(電子と陽電子の結合状態)は液体中では負の仕事関数によりサブナノメートルのバブルを形成するが、通常、非常に短い時間(ピコ秒程度)で形成され、観測が難しいと考えられてきた。しかしながら、イオン液体中におけるバブルの形成過程を陽電子消滅寿命-運動量相関測定(AMOC)を利用することで、初めて観測することに成功した。その結果、イオン液体中では、微視的な分子運動は非常に遅く、サブナノメートルのバブル形成に100ピコ秒程度時間を要していることが明らかとなり、陽電子手法が新しい微視的な分子運動の評価法となることを示した。

Room temperature ionic liquids (IL) are liquids consisting of ions. Negligible vapor pressure and other interesting properties are considered to be caused by the ionic nature. There are many considerable applications of ionic liquids. One of the reasons is their environmentally friendly property. It is expected to use for nuclear fuel reprocessing. The radiation chemistry study for IL is very important. The solvation of excess electrons is affected by molecular dynamics in sub-nano meter scale. Positronium (bond state of electron and positron) has a negative work function and form a bubble in liquids. The formation time is usually very fast as about 1ps that is difficult to observe by experiment. However we succeeded to observe the bubble formation process by the positron annihilation age-momentum correlation (AMOC) measurement. We found that the bubble formation time was about 100ps in IL.