稲垣誠 複合原子力研究所特定助教、二宮和彦 大阪大学准教授、久保謙哉 国際基督教大学教授、下村浩一郎 高エネルギー加速器研究機構教授、髭本亘 日本原子力研究開発機構研究主幹、齋藤努 国立歴史民俗博物館教授らの研究グループは、量子ビームの一つであるミュオンを用いて、鋼鉄中に含まれる微量な炭素を非破壊で定量する方法を開発しました。
钢鉄中の炭素は、钢鉄の性质を决める重要な元素ですが、その分析は化学処理を伴う破壊的な方法で行われています。今回、研究グループは、大强度阳子加速器施设闯-笔础搁颁物质?生命科学実験施设（惭尝贵）ミュオン科学実験施设（惭鲍厂贰）から得られる世界最高强度のミュオンビームを利用して、钢鉄内部の微量の炭素を、位置选択的かつ非破壊で分析することに世界で初めて成功しました。物质中に捕らえられたミュオンの寿命は、捕らえた元素によって変化します。この性质を巧みに利用することで、钢鉄に微量に含まれる炭素の量を感度良く検出することができるようになりました。
本研究の成果は、人类にとって最も重要な物质の一つである钢鉄の品质管理にミュオン分析という新たな选択肢を与えるとともに、文化财などの贵重资料に新たな分析法を提供するものです。例えば日本刀は、钢鉄でできていますが、その製法は地域や时代によって异なっており、炭素の存在量を调べることは、失われた製法を再现する上で重要な情报を与えます。このように本研究の成果は、ミュオン利用の新たな可能性を拓くものとなります。
本研究成果は、2024年1月20日に、国際学術誌「Scientific Reports」に掲載されました。
「钢鉄は我々にとって大変重要な物质です。その物质特性に大きく影响する炭素量を非破壊で分析することができるこの方法は、基础研究にはとどまらない広い応用が期待できます。今回はミュオンの持つこれまであまり注目されていなかった性质を使って新しい分析法を开発したもので、日本が得意とする量子ビームの研究分野をますます発展させることに寄与できると考えています。」（二宫和彦）
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【书誌情报】
Kazuhiko Ninomiya, Michael Kenya Kubo, Makoto Inagaki, Go Yoshida, I-Huan Chiu, Takuto Kudo, Shunsuke Asari, Sawako Sentoku, Soshi Takeshita, Koichiro Shimomura, Naritoshi Kawamura, Patrick Strasser, Yasuhiro Miyake, Takashi U. Ito, Wataru Higemoto, Tsutomu Saito (2024). Development of a non-destructive depth-selective quantification method for sub-percent carbon contents in steel using negative muon lifetime analysis. Scientific Reports, 14:1797.
