Creation and characterization of electron-positron plasma in an artificial magnetosphere as antimatter trap

• Project/Area Number: 22H04936
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section B
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 齋藤 晴彦 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60415164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 満汐 孝治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10710840) ; 佐藤 直木 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (60872893) ; 柳 長門 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (70230258) ; 檜垣 浩之 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (10334046)
• Project Period (FY): 2022-04-27 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥196,950,000 (Direct Cost: ¥151,500,000、Indirect Cost: ¥45,450,000); Fiscal Year 2024: ¥31,070,000 (Direct Cost: ¥23,900,000、Indirect Cost: ¥7,170,000); Fiscal Year 2023: ¥67,730,000 (Direct Cost: ¥52,100,000、Indirect Cost: ¥15,630,000); Fiscal Year 2022: ¥79,950,000 (Direct Cost: ¥61,500,000、Indirect Cost: ¥18,450,000)
• Keywords: 反物質プラズマ / ダイポール磁場 / 電子・陽電子プラズマ / 低速陽電子ビーム / 高温超伝導 / 非中性プラズマ

Outline of Research at the Start

イオンと電子から構成される通常のプラズマに対して，電子とその反粒子である陽電子から構成される電子・陽電子プラズマは，構成粒子の質量が等しいという著しい特徴を持つ．プラズマの波動や安定性等の特性について，質量の対称性が引き起こす興味深い性質が理論的に予測され，また電子・陽電子プラズマは宇宙環境に広く存在すると考えられている．このため電子・陽電子プラズマは長年の理論及びシミュレーション研究の対象となってきたが，実験的には実現されていない．本課題では，磁気浮上ダイポール装置による人工磁気圏を反物質閉じ込め装置として活用することで電子・陽電子プラズマを実験室に生成し，その性質を実験的に検証する．