2006 Fiscal Year Annual Research Report
反陽子ヘリウム原子の精密計算による反陽子に関する基礎物理定数の決定
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18540388
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木野 康志 東北大学, 大学院理学研究科, 助教授 (00272005)
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| Keywords | エキゾチック原子分子 / 反陽子 / 少数多体系 / 反陽子質量 |
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| Research Abstract |
反陽子ヘリウム原子(p^^-He^+(=p^^-+He^<2+>+e^-))は、μs程度の寿命をもち、高精度なレーザー分光実験によりそのエネルギー準位間の遷移周波数が測定されている。これまで、この実験結果と申請者の理論計算との比較から反陽子の質量の不確定さが決定されている。現在その大きさは10^<-8>以下とされ、バリオンに関する最高精度のCPT不変性の検証になっている。最近実験精度が1桁向上し、これと比較できる高精度理論計算が切望されている。本研究では、これまでの計算精度を大幅に改善し、反陽子の質量、さらには反陽子の電荷分布、磁気双極子能率等の反陽子に関する基礎物理定数を高精度に決定する。また、ここで開発された計算手法を他のエキゾチック原子分子系に適応し、素粒子・原子核に係る基礎物理定数を決定する。
反陽子ヘリウム原子のエネルギー準位を10桁以上の高精度で計算した。反陽子の質量をパラメーターとしてエネルギー準位間の遷移周波数を計算し、実験値の比較から反陽子の質量を決定するが、現在理論計算の精度が実験精度より数倍悪いため反陽子質量の決定までには至っていない。来年度さらに大きなパラメータ空間で変分計算を行い計算精度を向上させる。
今年度は、本研究で開発されたガウス関数展開法を用いて、反陽子同様に負の電荷をもつ重粒子の作るクーロン多体系であるスタウ粒子を含むエキゾチック原子の計算を行い、スタウ粒子の寿命やビッグバン直後の存在量、初期宇宙での元素合成においてスタウ粒子が存在すれば重要な役割を果たした事を示した。
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