2016年度活動レポート（一般公募コース）第387号
日中科学技術交流「レーザーを自作し原子を観る」
岡山大学からの報告
岡山大学では、2017年3月５日より3月14日までの10日間、蘭州大学・核科学技術学院(中国甘粛省)の学生および引率教員の総計10名を招へいし、交流プログラムを実施しました。
本プラグラムの目的はは、中国の若手学生に素粒子の最前線を俯瞰する講義、レーザー技術やそれを用いた基礎物理実験の実験コースを提供し、もって日中科学技術交流を目指すことにあります。
実際の交流の初日となる第2日目では、オリエンテーションの後まず交流会を持ちました。初対面にも関わりなく日本側学生教職員ともすぐに打ちとけあい、交流を深めました。
第3日目は、2つの講義("Particle physics ― from quark to Higgs ―” and "Principle of lasers：how does it work?")の後、3つの小グループに分かれ、レーザーの自作に挑戦しまた。半田付に初挑戦の学生も存在したため不具合も散見されましたが、ほどなく完成、無事レーザー発振に成功しました。
第4日目では、アルミ箔・カッターナイフおよび移動ステージを用いて、スリット間隔の分かった二重スリットを製作。これと自作レーザーを使って、ヤングの干渉実験を行い、レーザーの波長を測定しました。
第5日目は一旦実験を休み、兵庫県にある高輝度放射光施設(Spring-8)および自由電子X線レーザー装置(SACLA)を見学しました。Spring-8のビームラインで、岡山大学の院生より実際の実験状況の説明を受け、また加速器の内部も見学することもできて、貴重な体験となりました。
第6日目は、2つの講義("Neutrino physics with atoms" and "Coherence in Physics")を聴いたのち、再度実験に戻り、レーザーをパルス運転するためのパルス回路を製作しました。これによりレーザー光の強度やパルス幅が可変となりました。
第7日目は、光検出器の読み出し回路を製作しました。用いた光検出器は、MPPC (Multi-Pixel Photon Counter)と呼ばれるガイガーモードAPDをマルチピクセル化したフォトンカウンティング (光子計測)デバイスで、単一光子の検出も可能となります。
この装置を使い、レーザーから出射される光子の数分布が、ポアソン分布に従うことを確認しました。この過程でポアソン分布の意味や使い方なども学びました。
第8日目および第9日目は、以上製作した器具を使い、単一光子によるヤングの干渉実験を行いました。この測定が今回の眼目ですが、予期せぬ雑音に悩まされ、夜遅くまで奮闘しました。
最終日の10日目では、実験結果の報告会を催し、各グループからの実験結果を持ち寄り、実験の総括を行いました。中国の学生たちにとり挑戦的な実験が続きましたが、非常に充実した10日間を提供できたと考えています。
