大強度光による真空の構造の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10J07512
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石田 明 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: 真空の構造 / 大強度マイクロ波 / ポジトロニウム / 超微細構造 / 束縛系QEDの精密検証

Research Abstract

本年度は、ゼーマン効果を用いたポジトロニウム超微細構造の精密測定を行った。
(1)ppmの高い精度でポジトロニウム(Ps)の超微細構造(HFS}を測定するには、磁場の一様性を0(ppm)まで高めることが必要不可欠である。10cmの広い領域において、大型超伝導磁石を用いて10ppmまで一様性を高め、さらに補償コイルを製作し0.9ppm(RMS)の非常に一様性の高い磁場を得ることに成功した。
(2)S/Nを20倍向上させ、Psの熱化による不定性(過去の実験で4～20ppmを小さくするため、純イソブタンによる測定を世界で初めて行う。ガスによるHFSへの影響を評価するには、低圧での測定が極めて重要である。そこで、RFフィードスルーを新しく製作し、放電が起こりにくいよう念入りに調整を行い、500Wでは0.25気圧まで、300Wでは0.18気圧まで耐えられるようになった。これらは過去の実験より低い圧力であり、ガスによる不定性を抑えることができる。
(3)本測定は、平成22年7月より、KEKの低温棟にて開始した。東日本大震災で測定を中止するまで、ガス圧4点(1.0気圧、0.75気圧、0.25気圧、0.18気圧)での測定を完了し、0.25気圧までの3点で解析を完了した。それぞれのガス圧で10ppm程度の精度でHFSが得られた。真空に外挿した暫定値として、HFS=203.3983±0.0022(統計誤差,11ppm)±0.0032(系統誤差,15ppm)GHzを得た。これは、実験値+2.5σ、理論値+1.7σの値となる。昨年のプロトタイプ測定の精度(41ppm)を上回った。まだずれに対しては何も言えない。熱化の測定も行い、イソブタンで不定性を3ppm以下に抑えられることが分かった。
(4)セーフティを構築し、リモート・コントロール・システムの構築を完了した。

Research Products

• [Journal Article] Measurement of positronium hyperfine splitting with quantum oscillation (2011)
  • Author(s): Y.Sasaki, A.Miyazaki, A.Ishida, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, H.Saito, K.Tanaka, A.Yamamoto
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 697 Pages: 121-126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precise Measurement of Hyperfine Splitting of Positronium Using the Zeeman Effect (2011)
  • Author(s): A.Ishida, G.Akimoto, Y.Sasaki, T.Suehara, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, H.Saito, M.Yoshida, K.Tanaka, A.Yamamoto
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 666 Pages: 129-132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ポジトロニウム超微細構造の精密測定 (2010)
  • Author(s): 難波俊雄、石田明、秋元銀河
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 65 Pages: 810-813
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polish Seminarに参加して (2010)
  • Author(s): 石田明、宮崎彬
  • Journal Title: 日本陽電子科学会会報 Volume: 2(2号) Pages: 7-8
• [Journal Article] New method of precise measurement of positronium hyperfine splitting (2010)
  • Author(s): A.Ishida, G.Akimoto, Y.Sasaki, T.Suehara, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, H.Saito, M.Yoshida, K.Tanaka, A.Yamamoto
  • Journal Title: arXiv Volume: 1004.5555 Pages: 1-6
• [Journal Article] Precise measurement of HFS of positronium using Zeeman effect (2010)
  • Author(s): A.Ishida, G.Akimoto, Y.Sasaki, A.Miyazaki, K.Kato, T.Suehara, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, H.Saito, M.Yoshida, K.Tanaka, A.Yamamoto, Y.Urushizaki, I.Ogawa, T.Idehara, S.Sabchevski
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 225 Pages: 012019(1-6)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゼーマン効果を用いたポジトロニウム超微細構造の精密測定 (2011)
  • Author(s): 石田明、秋元銀河、佐々木雄一、末原大幹、難波俊雄、浅井祥仁、小林富雄、斎藤晴雄、吉田光宏、田中賢一、山本明
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] ポジトロニウムの超微細構造の精密測定 (2011)
  • Author(s): 石田明
  • Organizer: 第17回東京大学素粒子物理国際研究センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 岳美山荘(長野)
  • Year and Date: 2011-02-21
• [Presentation] ポジトロニウム超微細構造の精密測定 (2011)
  • Author(s): 石田明
  • Organizer: GCOE「未来を拓く物理科学結集教育研究拠点」第5回RAキャンプ
  • Place of Presentation: 小松屋八の坊(静岡)
  • Year and Date: 2011-02-18
• [Presentation] ゼーマン効果を用いたポジトロニウム超微細構造の精密測定 (2010)
  • Author(s): 石田明、秋元銀河、佐々木雄一、末原大幹、難波俊雄、浅井祥仁、小林富雄、斎藤晴雄、吉田光宏、田中賢一、山本明
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 九州工業大学(福岡)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Measurement of Hyperfine Splitting of Positronium (1.Indirect Measurement) (2010)
  • Author(s): A Ishida
  • Organizer: T2K Seminar
  • Place of Presentation: J-PARC(茨城)
  • Year and Date: 2010-07-14
• [Presentation] ポジトロニウム超微細構造の精密測定(中間報告) (2010)
  • Author(s): 石田明、秋元銀河、佐々木雄一、宮崎彬、加藤康作、末原大幹、難波俊雄、浅井祥仁、小林富雄、斎藤晴雄、吉田光宏、田中賢一、山本明
  • Organizer: 第47回アイソトープ・放射線研究発表会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京)
  • Year and Date: 2010-07-08
• [Presentation] Precise Measurement of Hyperfine Splitting of Positronium using Zeeman Effect (2010)
  • Author(s): A.Ishida, G.Akimoto, Y.Sasaki, T.Suehara, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, H.Saito, M.Yoshida, K.Tanaka, A.Yamamoto
  • Organizer: 39th Polish Seminar on Positron Annihilation (PSPA10)
  • Place of Presentation: ポーランド・カジュメジュ
  • Year and Date: 2010-06-23
• [Remarks]
  • URL: http://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.ip/
• [Remarks]
  • URL: http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/%7Eishida/