2018 Fiscal Year Annual Research Report
Neutron lifetime measurement using pulsed neutron beam at J-PARC
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16H02194
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三島 賢二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (20392136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関場 大一郎 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)
吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
山下 了 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任教授 (60272465)
角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)
北口 雅暁 名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (90397571)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 中性子寿命 / 中性子崩壊 / ビッグバン元素合成 / CKM行列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子の寿命はビッグバン元素合成を知る上での重要なパラメーターである。中性子の寿命は中性子数と単位時間当たりの崩壊数を数えるビーム法と超冷中性子を蓄積してその崩壊時間を測定する蓄積法の2種類が存在するが、値が8.4秒(4σ)ずれており喫緊の問題となっている。本実験はこの問題を解決すべく既存の実験とは異なる手法によって中性子寿命の精密測定を測定を行うものである。以下に進捗をまとめる。
1) 寿命導出の際に問題となるいくつかの系統誤差について、ハードウェアを改良することで問題の解決にあたった。本実験は3He数密度を約100 mPa混合させることで中性子のフラックスを測定している。圧力が小さく直接測定することが難しいため、小さい体積で測定した圧力を容器に希釈する。今まではこの希釈のプロセスを複数回行わなければならず、それにより精度が律速していたが、ダイナミックレンジの大きい圧力計を用いることで精度を約3倍向上させた。
2) 検出器のどう探すとして利用しているHeには微量の3Heが含まれており、上述の混合3Heもこれに合わせて精度よく測定する必要がある。今まで利用していた質量分析法に加え、新たに考案した14N(n,p)14C反応を用いた手法により3Heの精度を向上させた。この方式は本検出器を用いて14N(n,p)14Cの断面積を過去の測定より10倍精度良く測定したことにより実現された。
3) 中性子寿命の物理測定: 上記アップデートの完了後、20日程度の物理測定を行った。ビームパワーは500 kWであり最終的な統計は4秒程度となった。現在解析を進めている状況である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(11 results)
