テラヘルツ光パルスによる回転温度70Kの塩化リチウム分子の同位体選択的解離に対する計算機シミュレーション

Computer Simulation of Isotope-Selective Dissociation of Lithium Chloride Molecules in the Rotational Temperature of 70 K by Terahertz Optical Pulses

市原 晃 ; 松岡 雷士*

Ichihara, Akira; Matsuoka, Leo*

長寿命核分裂生成物の同位体分離は、核変換研究のために必要である。我々は最近、二種類のテラヘルツパルスを用いて、気相で二原子分子を同位体選択的に解離させる方法を提案した。この方法では、先ず少数のパルスから成る光周波数櫛により指定した同位体分子を選択的に回転励起させ、その後別の高強度パルスを使って高回転状態の分子を解離する。本研究では、原子炉で生成されるCsIの代理分子としてLiClを用い、回転温度70KのLiClとLiClの分子集団において、LiClが選択的に解離できることを分子波束法に基づく数値計算により実証した。得られた解離確率はLiClで20%、LiClでは0.5%だった。本研究のテラヘルツパルス設計法は、他の二原子分子の同位体選択的解離に適用可能であると期待される。

Separation of long-lived fission products from other isotopes is important for the research of nuclear transmutation. Recently, we proposed an isotope separation method applicable to diatomic molecules in the gas phase. In this method, two kinds of terahertz (THz) optical fields are utilized to dissociate the selected isotope molecule. In this study, we investigated the isotope-selective dissociation using the LiCl and LiCl molecules in the rotational temperature of 70 K, where LiCl was employed as a substitute of CsI which is formed in nuclear reactors. The molecular wave-packet (WP) computation was carried out to demonstrate that the LiCl molecules can be dissociated selectively by using the THz optical pulses. The obtained dissociation probabilities were 20 % for LiCl, and 0.5 % for LiCl, respectively. We expect that this method is applicable to other diatomic molecular ensembles whose rotational states are in the thermal distribution.