大阪大学大学院理学研究科附属フォアフロント研究センター大阪大学大学院理学研究科附属フォアフロント研究センター

分野横断プロジェクト研究部門

先端ミューオン科学による文理協力型新学術創出プロジェクト

素粒子ミューオンを使った新しい学術・応用利用の開拓

大阪大学はミューオンの基礎・応用研究を推進する上でとても重要な役割を果たす位置にあります。本学は日本で唯一の連続状ミューオンビーム施設MuSICを有するだけでなく、ミューオンを活用した研究を切り開く第一線の研究者が多数在籍しており、すでに様々な成果を挙げています。本プロジェクトでは、大阪大学の持つ専門性と設備を連携・発展させ、国内外の学術機関・民間企業と協力して、新しい測定システムや手法を最新放射線検出技術を応用して開発します。これにより、最先端ミューオン技術の学術および産業利用を、阪大がリーダーシップを取って、開拓・促進してゆきます。

特色 FEATURE

高統計、詳細研究を得意とする連続状ミューオンビームを活用した新しい学術・応用研究を進めます。

地上に降り注ぐ宇宙線ミューオンを利用した展開も進めます。

素粒子原子核、地球宇宙、放射化学などに限らず、考古学や文化財科学、産業界も含めた幅広い分野を対象とします。

素粒子原子核の最新放射線検出技術を応用した新しいシステムや測定手法を開発して行きます。

代表者

佐藤 朗

成果 RESULTS

研究成果

ミューオンX線分析による貴重文化資料に非破壊分析

我々の成果の一例として、ミューオンを使用した非破壊元素分析法の開発についてご紹介いたします。
負電荷を持ったミューオンは物質中で重い電子のように振る舞い、物質中に停止した負電荷ミューオンは電子と同じように原子核を周回し、外軌道から基底軌道に向けて遷移する過程で原子核に固有のエネルギーを持つミューオンX線が放出されます。このミューオンX線を使用した非破壊元素分析が、近年、大きな注目を集めています。分析資料を一切傷つけずに、その内部深くの組成情報が得られるこの新しい非破壊分析方法は考古学・文化財科学などの希少資料の分析に適用され、多くの成果を挙げています。2021年には、江戸時代末期に活躍した蘭学者・医師である緒方洪庵が残した処方製剤の成分特定に成功しました。開封不能となった薬瓶に封入された状態でミューオンをガラス越しに薬剤に照射し、薬剤が塩化水銀(I)であることを突き止めました。今後もこのミューオンX線分析法は、様々な分野の分析に適用できると期待が高まっています。
プレスリリース:https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210317_1

今後の発展

先端ミューオン技術の開発

まず、吹田キャンパス核物理研究センターの連続状ミューオン施設の大強度化を実現し、様々な分野の研究者と協力して連続状ミューオンビームの特性を活用した様々な基礎科学・応用科学を展開して行きます。ミューオンX線分析では、3次元元素マッピング装置を完成させ、考古学・文化財化学などの貴重資料の非破壊分析を進めます。また、博物館と協力して、宇宙線ミューオンを利用したミューオンX線分析を博物館で行う装置の開発も進めています。宇宙線ミューオンによる大規模構造物の内部調査にも取り組んでおり、学術分野・産業分野を問わず様々な方と協力し新しい技術開発を進めて行く予定です。