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2017 Fiscal Year Research-status Report

超冷中性子を用いたミクロンオーダーでの新物理探索

Research Project

Project/Area Number 16K13800
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

駒宮 幸男  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80126060)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 神谷 好郎  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (90434323)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords超冷中性子 / 未知短距離力 / 重力 / 量子力学
Outline of Annual Research Achievements

100 nm 程度の波長領域の中性子を超冷中性子と言う。地球重力場の下で束縛することができ、その基本スケールは数ミクロンオーダーである。束縛分布には特徴的な変調構造があり、また重力とのみ相互作用することから、重力検証実験の新しいプローブとして活用することが可能であると考えられる。本研究課題では、この量子束縛状態を用いて、重力に準ずる新しい相互作用の探索を目指す。
空間の余剰次元理論などから示唆される新物理が存在した場合、その構造のスケール付近において、ニュートン重力の逆二乗則は修正を受けると考えられる。これまで、いくつもの研究機関において、様々なスケールでの逆二乗則の検証実験が行われてきたが、未だ、50 μm を切った短距離スケールにおいて、重力を超えた強度での新物理の可能性は排除されていない。本研究は、1 μm スケールの新物理へ感度を持つ実験手法を開発することを目的とし、このスケールにおける初めての微視的方法での新物理探索を目指す。
本年度は、Max-Planck 研究所において現在アクティブなプロダクトラインにあるDEPFET素子およびpnCCD素子のサンプルを用意し、アルファー線による照射試験とモデレータによる試験を網羅的に行った。また、いくつかのサンプルには硼素の層を成膜し、中性子による応答の確認とバイアス電圧とオペレーション温度に対する依存性を測定した。これらの試験に基づいて新物理探索実験の設計を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初、試験に使う素子が足りていないなどから、進捗がやや遅れていたが、本年度、最小限のサンプルの確保ができたため、必要とする試験を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

冷中性子ビームラインを用い、本検出器の有する中性子位置の分解能を実測し、実験設計の最適化を行う。その後、中性子ガイドの製作をし、実験物品のPSI研究所への輸送と本測定を行う。

Causes of Carryover

本科研費の研究成果を2018年度開催の研究会において発表予定であり、その旅費として使用する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Max-Planck Institute(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Max-Planck Institute
  • [Presentation] Wigner擬確率関数による超冷中性子の量子束縛状態の記述と時間発展2018

    • Author(s)
      神谷 好郎
    • Organizer
      弱値・弱測定、エンタングルメント、量子コヒーレンスの新地平
  • [Presentation] Imaging Detector for Ultracold Neutrons using SOI Pixel Sensors and its Application to an Experimental Test of the Weak Equivalence Principle2017

    • Author(s)
      Y. kamiya, Y. Arai, S. Komamiya et al.
    • Organizer
      HSTD11 in conjunction with SOIPIX2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超冷中性子検出に向けた半導体検出器開発と弱い等価原理検証実験への応用2017

    • Author(s)
      神谷 好郎
    • Organizer
      電気学会低レベル放射線(能)測定に関する技術調査専門委員会シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] SOI技術を用いた中性子検出器の開発と弱い等価原理の検証実験2017

    • Author(s)
      神谷 好郎、山田 耕史、内田 健太、駒宮 幸男
    • Organizer
      新学術領域研究「3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開」第8回研究会
  • [Presentation] Wigner擬確率分布関数を用いた超冷中性子の量子状態の記述2017

    • Author(s)
      神谷 好郎
    • Organizer
      弱値を通した新物理の探索

URL: 

Published: 2018-12-17  

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