ミュオン水素原子超微細構造エネルギー測定手法の確立

• Project/Area Number: 15H05450
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 佐藤 将春 国立研究開発法人理化学研究所, 主任研究員研究室等, 協力研究員 (50554044)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥24,050,000 (Direct Cost: ¥18,500,000、Indirect Cost: ¥5,550,000); Fiscal Year 2017: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2016: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2015: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
• Keywords: ミュオン水素原子 / 実験核物理 / ミュオン / 超微細構造 / レーザー分光

Outline of Annual Research Achievements

前年度末に英国ラザフォードアップルトン研究所内理研ミュオン施設PORT-4実験エリアに於いて負ミュオンビームを用いたバックグランド測定を行った結果、ミュオン静止後の崩壊電子の時間スペクトル上に予期しないバックグランドがある事が判明したため、当該年度の初めにPORT-4実験エリアでカウンター形状・読み出し方法を変えてバックグラウンドの再測定を行った。その測定により、シンチレーターを両読みかつ2層にする事でこのバックグランド事象を大幅に減らせる事が分かった。この成分が何に由来するものであるのかは引き続き調査が必要であるが、まずは実験遂行なバックグランド除去レベルを実現する事が可能であることが分かった。この測定はPORT-4実験エリアにて行ったが、本実験を遂行する予定のPORT-1実験エリアでもこのバックグランド事象を確認する必要がある。一方、ビームライン電磁石の故障の為長らく使用ができなかったPORT-1実験エリアが2017年3月から利用可能となり、ビームプロファイルモニターを用いて負ミュオンのビームプロファイル及びビーム強度を実測した。ビーム利用が一日しかできなかった為、バックグラウンド測定はできなかったが、ビームプロファイル等はガス標的に静止させるミュオン数を最適化させる為には重要な情報である為、この測定が出来ビームプロファイル及びミュオンビーム強度が確認できた事は非常に大きな進展であった。今後、静止ミュオンの詳細なモンテカルロシミュレーションを詰める事及び、製作した検出器試作機を用いてPORT-1エリアにてバックグラウンド測定を行う事で、崩壊電子検出器の最終形状を決定する事が出来ると考える。その後、実機の検出器を用いたバックグラウンド測定を経る事で、ミュオン水素原子超微細構造エネルギー測定手法確立できる考えている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Measurement of the proton Zemach radius from the hyperfine splitting energy in muonic hydrogen (2016)
  • Author(s): 佐藤 将春
  • Organizer: The 6th Yamada workshop on Muonic X and gamma ray spectroscopy 2016
  • Place of Presentation: 大阪大学核物理研究センター（大阪府）
  • Year and Date: 2016-09-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ミュオン水素原子超微細構造エネルギー測定のための中赤外レーザーの開発 (2016)
  • Author(s): 相川 脩
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Measurement of the proton Zemach radius from the hyperfine splitting energy in the muonic hydrogen. (2015)
  • Author(s): 佐藤 将春
  • Organizer: 8th International Workshop on “Fundamental Physics Using Atoms” (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理化学研究所
  • Year and Date: 2015-11-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ミュオン水素原子超微細構造レーザー分光による陽子半径の測定実験 (2015)
  • Author(s): 佐藤 将春
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] ミュオン水素原子超微細構造エネルギー測定のための中赤外レーザーの開発(1) (2015)
  • Author(s): 相川 脩
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Measurement of the Proton Zemach Radius from the Hyperfine Splitting Energy in the Ground-State Muonic Hydrogen (2015)
  • Author(s): 佐藤 将春
  • Organizer: XVI International Conference on Hadron Spectroscopy
  • Place of Presentation: ニューポートニューズ USA
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Int'l Joint Research