XFELを用いて原子核超放射を観測理化学研究所（理研） 研究グループ
1954年，ロバート・ディッケは「超放射」と呼ばれる量子力学的現象を予測した。通常，光子などの量子を吸収して励起状態になった孤立原子は，ある時間が経過した後，量子を放出して基底状態へ戻るが，これを「自然放射」という。これに対して超放射は，同時に励起された多数の原子が一斉に量子を放出する現象で，量子放出までの時間（励起された原子の寿命）が自然放射よりも短くなるとともに，放射強度は高くなる。
今回，同グループは，SACLAの強力なコヒーレントX線パルスによって共鳴励起された多数の鉄原子核（57Fe）からのX線放射の時間推移を観測した。その結 果，放射されるX線量が増えるにしたがって，最初のX線光子放出までの時間が劇的に短くなる「超放射」現象を捉えた。本研究では，放射X線の計数を1光子単位で行うことにより，まさに最初の光子が放出されるまでの時間を知ることができた。この方法により，ディッケの理論を厳密に検証することができた。今回の研究により，X線によって励起された原子集団の緩和過程について，新たな描像を提案することができた。将来，X線分析技術が直面する課題を解決するにあたって，重要な役割を果たすと期待される。
