第4回東京大学技術発表会

　2021年2月に2011年の東日本大震災以来停止していたJRR-3が10年ぶりに運転を再開しました。JRR-3は日本原子力研究開発機構（JAEA）が1990年に建設した本格的な研究用原子炉（熱出力20 MW）です。物性研究所の中性子科学研究施設は、JRR-3に大学（東大、東北大、京大）が設置している分光器の維持管理や高度化を行うとともに、全国共同利用の運営および利用者の実験支援を行っています。JRR-3の停止中も、分光器や試料環境設備の高度化、定期的な稼動試験などを根気強く続けてきました。その甲斐あって、分光器の運転再開は非常にスムースに行われましたし、10年前よりはるかに高性能化した装置もあります。例えば、非弾性散乱分光器AGNESでは、中性子導管のスーパーミラー化により中性子強度が５倍以上になりました。これ以外にも、スーパーミラー偏極子の設置により偏極中性子実験が可能になった装置や遮蔽体の非磁性化により強磁場下実験ができるようになった装置もあります。実際に全国共同利用を再開するうえで最も苦労したのは、10年前よりもはるかに厳しくなったJAEAの安全管理基準をクリアすることでした。実験作業や試料・機器持込にかかわるリスクアセスメント、利用者の安全教育、多量の書類作成などの辛い仕事がありました。以上に述べたような活動において、当施設の技術職員の多大なる貢献があったことは言うまでもありません。講演の前半では、当施設の紹介とともに、JRR-3の共同利用の再開に関する話をしたいと思います。
　講演の後半では、私が長年取り組んでいるガラスの低エネルギー励起の研究を紹介したいと思います。ここで言うガラスは、窓や食器などに使われているケイ酸（SiO2）を主成分としたガラスだけではなく、液体を急冷したときに生じる乱れた構造のまま凍結した固体全般を表す広義のガラスです。どのような液体でも（例えば水のような分子液体でも）、非常に速く冷やせばガラスになるので、ガラスは気体・液体・結晶に続く第4の状態とも言われています。ガラスの構造や物性は、結晶に比べるとほとんど理解されていません。それは、ガラスには結晶のような周期性（単位格子）がなく、構造が乱れているだけではなく不均一なので、実験でも理論でも、その取り扱いが非常に難しいからです。
　ガラスの低エネルギー励起は、ガラス転移と並んで、ガラスの重要な未解明問題です。結晶のフォノンは低エネルギーではデバイモデルで表されるのですが、ガラスでは普遍的に2-5 meV付近に、ボゾンピークと呼ばれる過剰でブロードな励起が現れます。その起源については未だ明らかにされていません。また、ガラスには周期性もブリルアンゾーンもないのですが、酸化物ガラスなどでは、フォノン分散のような異常な挙動が観測されます。この理由もよく分かっていません。私たちはこのような現象に対して、中性子散乱法を用いて研究しています。それは、中性子散乱が状態密度やフォノンの分散関係を調べるのに最適の手法であるからです。測定対象は単純な分子ガラスです。これは理論や計算機シミュレーションでも扱い易いからですが、分子ガラスはガラス転移温度が低く結晶化しやすいため、実験には多くの苦労があります。このようなガラスの研究を、できるだけ分かり易くお話しできればと思います。