複合標的方式の陽電子源開発

    電子ビーム駆動方式はその名の示す通り、加速器の電子ビームを利用して陽電子を作ります。高エネルギーの電子ビームを重金属の標的にあてると、標的中で電子と原子核が作用して電磁シャワーが発達します。電磁シャワーとは高エネルギーの電子（または陽電子）による制動放射と、制動放射によるガンマ線（高エネルギーの光）が起こす電子と陽電子の対生成が、物質中でなだれ状に発生する現象のことです。これにより標的中では電子、陽電子、ガンマ線が大量に作りだされます。そして標的の後方に電磁石を配置することで、この電子、陽電子、ガンマ線のうち、特定の粒子だけを選別して取り出すことができます。

    この従来の方式で、よりたくさんの陽電子を得るには、重金属標的にあててやる電子の数とエネルギーを上げてやれば良いのですが、これをあまりやり過ぎると標的は熱で破壊されてしまいます。複合標的の方式では、この電磁シャワーを発達させる重金属の標的の前に結晶を配置してやることで、作りだす陽電子の数を増加させ、なおかつ標的での発熱を抑えることができます。

    複合標的の方式では電子ビームは結晶にあてられます。結晶に高エネルギーの電子が進入すると、その中でチャネリングという現象がおきます。このチャネリングにより、電子ビームを効率よくガンマ線のビームに変換することができます。変換されたガンマ線のビームは、その後方に配置された重金属の標的にあてられ、陽電子をつくりだすのに利用されます。

    従来の方式では、標的中で電磁シャワーを発達させて陽電子を作りだしていましたが、この方法ではエネルギーが少なくなって対生成を起こせなくなったガンマ線や、高エネルギーのガンマ線を作れなくなった電子・陽電子などが途中で物質に吸収され、ロスが発生します。このロスというのは標的の発熱のことを意味します。これに対してガンマ線を重金属の標的にあてると、標的中では電磁シャワーの発達を待たずにいきなり、対生成から電子と陽電子が作りだされます。これが複合標的の方式が、従来の方式よりも発熱が少ないとされる理由です。