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2015 Fiscal Year Research-status Report

ニュートリノ質量分光に向けた二光子凝縮体の生成

Research Project

Project/Area Number 15K13486
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

笹尾 登  岡山大学, 極限量子研究コア, 教授 (10115850)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsニュートリノ質量 / マクロコヒーラント増幅機構 / 静止光 / 二光子対超放射
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度に於いては、対向型の二光子対超放射(PSR, Paired Super-Radiance)の研究を計画した。過去のPSR実験においては、二本の励起レーザーをパラ水素分子標的に対して同一方向より入射した(ラマン型一方向励起)。これにより標的のコヒーランスは空間的な変調を受け、レーザーの持つ位相が印可される。これに対し、対向型PSRでは二本の励起レーザーを対向方向より入射し、標的中に空間一様な初期コヒーランスを作り出す。この結果、PSRはback-to-backに放射される二光子から成り立つ。このトポロジーをもつ二光子超放射の観測は、新しい形態のPSRの発見というだけでなく、ニュートリノ質量分光にはより本質的意義がある。その理由はニュートリノ実験にとり本質的な二光子凝縮体が対向型PSR(この型のみ)により形成されるからである。
平成27年度に於いては、固体パラ水素を標的としたPSR実験(ラマン型一方向励起)を開始した。この実験により固体パラ水素の様々な性質をPSRの視点より研究する。また対向型PSRのシュミレーション研究やレーザーをはじめとする実験装置の開発研究を行った。標的として、パラ水素分子、ゼノン原子、水銀原子などを想定し、レーザー製作の技術的可能性や信号観測の観点から詳細に比較検討した。更に原子を利用したニュートリノ質量分光にとり非常に重要な背景事象の理論的な研究を行った。その成果として、背景放射が軽減できる環境を考察し、これを論文としてまとめた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の当初目標は、対向型PSRのシュミレーション研究、レーザーを中心とした実験装置の製作を中心に行うことにあった。実績概要にも書かれている通り、これらの全ての目標において、概ね当初の目標を到達した。また固体水素を標的とする二光子超放射実験に着手するととができ、一部順調にデータを取得することができた。また、理論的研究においては、背景事象の軽減策を広く考察し、成果の一部を論文としてまとめた。以上の理由により、研究は概ね順調に進んでいると判断した

Strategy for Future Research Activity

当初に提示した基本的な方針を継続して推進する。即ち平成28年度は主として対向型二光子超放射実験を行い、この結果を発展させることにより最終目標である二光子凝縮体の実験的研究を行う。二光子凝縮体の実現は非常に挑戦的課題である。幸い当該グループには数値シュミレーションの分野にも経験の豊富な理論研究者が加わった。また実験を主導的に取り組む若手研究者も新規に参入することになった。これらの人材とも連携を強める。平成28年度については、対向型の二光子対超放射の信号を観測することを目標に、レーザーや標的作成を進め、実験を開始する。

Causes of Carryover

対向型二光子超放射実験の進行状況を鑑み、レーザー製作に係る費用の一部を次年度繰越とした。より具体的には、二光子対向超放射実験に用いる標的をシュミレーション等を用いて慎重に検討した。この間個体パラ水素分子を標的として用いる実験を先行して行うこととした。これらの準備的研究を並行して進めたことにより、レーザー製作費用の一部を次年度に繰り越しとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

対向型二光子超放射実験を予定通り進めるため、当該年度前半において保留していたレーザー製作を遂行する。繰越額はすべてレーザー製作やそれに関連する諸経費に充当する。

  • Research Products

    (35 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 6 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 14 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Simultaneous Measurements of Superradiance at Multiple Wavelength from Helium Excited States: II. Analysis2016

    • Author(s)
      Chiaki Ohae, James R. Harries, Hiroshi Iwayama, Kentarou Kawaguchi, Susumu Kuma,Yuki Miyamoto, Mitsuru Nagasono, Kyo Nakajima, Itsuo Nakano, Eiji Shigemasa, Noboru Sasao,Satoshi Uetake, Tomonari Wakabayashi, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, and Motohiko Yoshimura
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 85 Pages: 034301

    • DOI

      http://doi.org/10.7566/JPSJ.85.034301

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of CP violation parameter using neutrino pair beam2016

    • Author(s)
      M. Yoshimura and N. Sasao
    • Journal Title

      Phys. Lett. B

      Volume: 753 Pages: 465-469

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2015.12.040

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Basic oscillation measurable in the neutrino pair beam2015

    • Author(s)
      T. Asaka, M.Tanaka and M. Yoshimura
    • Journal Title

      arXiv

      Volume: 2015 Pages: 1-10

    • DOI

      1512.08076v1

    • Open Access
  • [Journal Article] Photon and neutrino-pair emission from circulating quantum ions2015

    • Author(s)
      M. Yoshimura and N. Sasao,
    • Journal Title

      arXiv

      Volume: 2015 Pages: 1-18

    • DOI

      1512.06959V1

    • Open Access
  • [Journal Article] Majorana /Dirac distinction and neutrino mass determination using circulating heavy ions2015

    • Author(s)
      M. Yoshimura
    • Journal Title

      arXiv

      Volume: 2015 Pages: 1-11

    • DOI

      1508.02795v1

    • Open Access
  • [Journal Article] Neutrino pair and gamma beams from circulating excited ions2015

    • Author(s)
      M.Yoshimura and N.Sasao
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 92 Pages: 073015(1-11)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.073015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Externally triggered coherent two-photon emission from hydrogen molecules2015

    • Author(s)
      Y. Miyamoto, H.Hara, T.Masuda, N.Sasao, M. Tanaka, S. Uetake, A. Yoshimi, K. Yoshimura, M. Yoshimura
    • Journal Title

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      Volume: 2015 Pages: 081C01 (1-7)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv103

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simultaneous measurements of super-radiance at multiple wavelengths from helium excited states: I. Experiment2015

    • Author(s)
      K. Nakajima, J. R. Harries, H. Iwayama, S. Kuma, Y. Miyamoto, M. Nagasono, C. Ohae, T. Togashi, M. Yabashi, E. Shigemasa and N. Sasao
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 84 Pages: 054301(1-7)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.054301

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses2015

    • Author(s)
      James R. Harries, Hiroshi Iwayama, Mitsuru Nagasono, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Susumu Kuma, Kyo Nakajima, Yuki Miyamoto, Chiaki Ohae, Noboru Sasao and Eiji Shigemasa
    • Journal Title

      Journal of Physics B: At.Mol.Opt.Phys.,

      Volume: 48 Pages: 105002(1-9)

    • DOI

      10.1088/0953-4075/48/10/105002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rate amplification of the two photon emission from para-hydrogen toward the neutrino mass measurement2015

    • Author(s)
      Takahiko Masuda, Hideaki Hara, Yuki Miyamoto, Susumu Kuma, Itsuo Nakano, Chiaki Ohae, Noboru Sasao, Minoru Tanaka, Satoshi Uetake, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, Motohiko Yoshimura
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 236 Pages: 73-77

    • DOI

      10.1007/s10751-015-1177-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Infrared absorption spectra of SiF4 and its clusters in solid parahydrogen2015

    • Author(s)
      H. Ooe, Y. Miyamoto, S. Kuma, N. Sasao, K. Kawaguchi
    • Journal Title

      Chem.Phys.Lett.

      Volume: 631-632 Pages: 54-58

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.04.057

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiative emission of neutrino pair free of quantum electrodynamic backgrounds2015

    • Author(s)
      M.Yoshimura, N.Sasao, and M.Tanaka
    • Journal Title

      Prog.Theor.Exp.Phys.

      Volume: 2015 Pages: 053B06(1-11)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv064

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] SPAN実験(ニュートリノ質量分光実験)のための対向励起実験の進行状況2016

    • Author(s)
      増田孝彦,原秀明,宮本祐樹,笹尾登,田中実,植竹智,吉見彰洋,吉村浩司,吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北大学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] ニュートリノ質量分光に向けたXe原子のコヒーレンス生成2016

    • Author(s)
      原秀明,岩崎達郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉田光宏, 笹尾登, 増田孝彦, 宮本祐樹, 吉村浩司,吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北大学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] コヒーランス生成2015

    • Author(s)
      原秀明
    • Organizer
      研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-24
  • [Presentation] 低エネルギー実証実験2015

    • Author(s)
      笹尾登
    • Organizer
      研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-24
  • [Presentation] 新たなコヒーラントニュートリノ対ビームの生成機構とCP非保存位相の測定法2015

    • Author(s)
      吉村太彦
    • Organizer
      研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-24
  • [Presentation] Coherent frequency conversion using quantum solid2015

    • Author(s)
      Yuki Miyamoto
    • Organizer
      PACIFICHEM2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rotational and translational dynamics of hydrogen fluoride in solid parahydrogen2015

    • Author(s)
      Susumu Kuma, Yuki Miyamoto, Hiroki Ooe, Noboru Sasao, Kentarou Kawaguchi
    • Organizer
      PACIFICHEM2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coherent Two-Photon Emission Towards Neutrino Mass Spectroscopy using Atoms2015

    • Author(s)
      Hideaki Hara
    • Organizer
      FPUA2015
    • Place of Presentation
      RIKEN(Wako,Saitama)
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neutrino physics using quantum coherent ion beam in circular motion2015

    • Author(s)
      Motohiko Yoshimura
    • Organizer
      FPUA2015
    • Place of Presentation
      RIKEN(Wako,Saitama)
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detailed study on coherent two-photon emission toward the neutrino mass spectroscopy2015

    • Author(s)
      Yuki Miyamoto
    • Organizer
      FPUA2015
    • Place of Presentation
      RIKEN(Wako,Saitama)
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum ion beam pilot experiment using Ar13+/Al+ from 14.5GHz Caprice ECRIS2015

    • Author(s)
      Satoshi Uetake
    • Organizer
      FPUA2015
    • Place of Presentation
      RIKEN(Wako,Saitama)
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurement of ultra-low energy nuclear isomer state of Thorium-229 using intense X-ray source2015

    • Author(s)
      Koji Yoshimura
    • Organizer
      FPUA2015
    • Place of Presentation
      RIKEN(Wako,Saitama)
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Yet another symmetry breaking to be discovered2015

    • Author(s)
      Motohiko Yoshimura
    • Organizer
      International symposium on Nambu’s Century: International Symposium on Yoichiro Nambu’s Physics
    • Place of Presentation
      Osaka University(Toyonaka,Osaka)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Th229mアイソマー極低エネルギー準位の測定2015

    • Author(s)
      吉村浩司
    • Organizer
      2015年大洗研究会
    • Place of Presentation
      フクラシア東京ステーション(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2015-10-21
  • [Presentation] SPAN(原子を用いたニュートリノ質量分光実験)のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究IV2015

    • Author(s)
      宮本祐樹,植竹智,原秀明,増田孝彦,笹尾登,田中実,吉見彰洋,吉村浩司,吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪市立大杉本キャンパス(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2015-09-25
  • [Presentation] SPAN(原子を用いたニュートリノ質量分光実験)のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究III2015

    • Author(s)
      笹尾登,植竹智,原秀明,増田孝彦,宮本祐樹,田中実,吉見彰洋,吉村浩司,吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪市立大杉本キャンパス(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2015-09-25
  • [Presentation] Recent progress of SPAN towards neutrino mass spectroscopy2015

    • Author(s)
      Takahiko Masuda on behalf of the SPAN collaboration
    • Organizer
      14th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
    • Place of Presentation
      Torino, Italy
    • Year and Date
      2015-09-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coherent radiative emission of neutrino pair (RENP)2015

    • Author(s)
      Motohiko Yoshimura
    • Organizer
      17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
    • Place of Presentation
      Moscow, Russia
    • Year and Date
      2015-08-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Toward neutrino mass spectroscopy with atoms: experimental status2015

    • Author(s)
      Noboru Sasao
    • Organizer
      17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
    • Place of Presentation
      Moscow, Russia
    • Year and Date
      2015-08-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Neutrino mass spectroscopy with macro-coherently excited atoms : Detecting cosmic neutrino background by atomic de-excitation. I: Theoretical aspects. II: Experimental results2015

    • Author(s)
      Motohiko Yoshimura and Noboru Sasao
    • Organizer
      Ecole Internationale Daniel Chalonge 19th Paris Cosmology Colloquium 2015
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2015-07-22 – 2015-07-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A search for ultra-low energy nuclear isomer state of Thorium-229 using intense X-ray source2015

    • Author(s)
      K.Yoshimura, H.Hara, T.Iwasaki, Y.Kobayashi, S.Kitao, K.Konashi, R.Masuda, T.Masuda, Y.Miyamoto, I.Nakano, N.Sasao, M.Seto, S.Stellmer, S.Uetake, A.Yamaguchi, Y.Yoda, A.Yoshimi, M.Yoshimura, M.Watanabe
    • Organizer
      The 22th International Conference on Laser Spectroscopy(ICOLS)
    • Place of Presentation
      Sentosa Island, Singapore
    • Year and Date
      2015-06-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coherent Two-Photon Emission from Hydrogen Molecules2015

    • Author(s)
      Hideaki Hara, for the SPAN collaboration
    • Organizer
      The 22th International Conference on Laser Spectroscopy(ICOLS)
    • Place of Presentation
      Sentosa Island, Singapore
    • Year and Date
      2015-06-29
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2017-01-06  

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