反水素原子と反水素イオンによる反物質科学の展開

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19002004
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 泰規 The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114903)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 恭幸 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (70321817)
• Keywords: 反物質科学 / 反水素 / 反陽子 / 陽電子 / 反粒子プラズマ / CPT対称性

Research Abstract

本研究では、(1)反陽子磁気モーメントの高精度決定とCPT対称性テスト、および、(2)反水素イオンの生成と反物質-物質間の重力相互作用、を目的に研究を進めている。
当初7月末から9月末まで2ヶ月弱のビームタイムを得た。本年度のこの時期、CERNの反陽子減速器(AD)は不安定で、ビーム強度も弱かったが、反陽子蓄積器と陽電子蓄積器からカスプトラップへの粒子輸送を最適化し、カスプトラップ中での陽電子雲の回転圧縮・冷却や、反陽子集団運動の観測に世界で初めて成功した。ブレシア大(伊)グループと共同開発した3次元位置検出装置がほぼ順調に稼働するようになり、反陽子の消滅位置分布の時刻依存性を詳細に測定し、反陽子-陽電子混合から反水素が生成されるまでの時間をほぼ特定した。ADの問題に加えて、反陽子発生用プロトンシンクロトロンの故障と修理で実験中断が相次いだため、反水素生成の確認には至らなかった。そこでCERNと交渉し、例外的に2週間の追加ビームタイムを得た。これは、2ヶ月後の11月末からで、その間実験装置の全撤去と再設置という大規模な作業を伴ったが、11月末には無事実験再開にこぎつけた。装置の立ち上げ調整も順調に進んだが、今度はCERNの全所停電に見舞われ、実験装置のすべてと加速器群の再立ち上げ、再調整を強いられることになった。このため、追加ビームタイム中、反陽子二陽電子の混合条件の最適化、高励起反水素原子の電場イオン化法の高感度化等には成功したが、反水素生成の最終確認には時間切れとなった。
オーストリアのグループと6重極超伝導スピン分析電磁石を共同開発した。このため、陽電子輸送ビームラインを新たに設計製作した。重力実験に必要な反水素イオン合成に向け、サッククレー研(仏)のグループと共同研究を進めている。超伝導ソレノイドへの陽電子蓄積を理研で、小型電子加速器による大最陽電子生成をサックレー研で、ポジトロニウムの高効率生成をCERNで同時並行的に進めている。

Research Products

• [Journal Article] Antihydrogen formation dynamics in a multipolar neutral anti-atom trap (2010)
  • Author(s): G.B.Andresen, C.L.Cesar, M.C.Fujiwara, F.Robicheaux, D.P.van der Werf, Y.Yamazaki, et al.
  • Journal Title: Physics Letters B 685 Pages: 141-145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the double ionization of helium by very slow antiproton impact (2009)
  • Author(s): H.Knudsen, H.-P.E.Kristiansen, M.Charlton, N.Kuroda, Y.Nagata, H.A.Torii, Y.Yamazaki, H.Imao, H.H.Andersen, K.Tokesi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods B 267 Pages: 244-247
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic multipole induced zero-rotation frequency bounce-resonant loss in a Penning-Malmberg trap used for antihydrogen trapping (2009)
  • Author(s): G.B.Andresen, C.L.Cesar, M.C.Fujiwara, F.Robicheaux, D.P.van der Werf, Y.Yamazaki, et al.
  • Journal Title: Physics of Plasmas 16 Pages: 100702-100705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guiding of a slow positron beam with a glass capillary (2009)
  • Author(s): N.Oshima, Y.Iwai, T.Kojima, T.Ikeda, Y.Kanazawa, M.Hoshino, R.Suzuki, Y.Yamazaki
  • Journal Title: Materials Science Forum 607 Pages: 263-265
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization Control in Three-Dimensional Resonant Coherent Excitation (2009)
  • Author(s): Nakano, Y., Kondo, C., Hatakeyama, A., Nakai, Y., Azuma, T., Komaki, K., Yamazaki, Y., Takada, E., Murakami, T.
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 102 Pages: 085502(1-4)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antihydrogen Physics at ALPHA/CERN (2009)
  • Author(s): C.L.Cesar, G.B.Andresen, W.Bertsche, P.D.Bowe, C.C.Bray, E.Butler, S.Chapman, M.Charlton, J.Fahans, Y.Yamazaki, et al.
  • Journal Title: Can.J.Phys. 87 Pages: 791-797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiproton, positron, and electron imaging with a microchannel plate/phosphor detector (2009)
  • Author(s): Andresen, G.B., Bertsche, W, Bowe, P.D., Bray, C.C., Butler, E., Cesar, C.L., Chapman, S., Charlton, M., Fajans, J., Fujiwara, M.C., Gill, Y.Yamazaki, et al.
  • Journal Title: Rev.Sci.Instum. 80 Pages: 123701(1-9)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-reflection time-of-flight mass spectrograph for short-lived radioactiveions (2009)
  • Author(s): P.Schury, K.Okada, S.Shchepunov, T.Sonoda, A.Takamine, M.Wada, H.Wollnik, Y.Yamazaki
  • Journal Title: Eur.Phys.J.A 42 Pages: 343-349
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 反水素合成実験I:カスプトラップ中における反陽子と陽電子の混合 (2010)
  • Author(s): 山崎泰規
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 反水素捕獲用カスプ磁場における 高密度陽電子プラズマの生成 (2010)
  • Author(s): 今尾浩士
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-22
• [Presentation] 反陽子ヘリウム原子生成実験に向けた装置開発 (2010)
  • Author(s): 永田祐吾
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-22
• [Presentation] カスプトラップにおける反水素合成実験 (2010)
  • Author(s): 金燦鉱
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-22
• [Presentation] 反陽子、反水素と反物質科学 (2010)
  • Author(s): 山崎泰規
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] MUSASHIトラップにおけるタンク回路を用いた反陽子計測 Measurement of antiprotons with a tank circuit attached to MUSASHI trap (2010)
  • Author(s): 桧垣浩之
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 多重電極トラップ中の電子プラズマへの反陽子ビーム入射による静電振動モードのシフト (2010)
  • Author(s): 黒田直史
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山市
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] A Production of Nano-Beam with Tapered Glass Capillaries and its Application to Living Cell Surgery (2009)
  • Author(s): 山崎泰規
  • Organizer: HRDP09(High Resolution Depth Profiling)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2009-11-15
• [Presentation] Synthesis and Spectroscopy of Antihydrogen with the Cusp Trap : A Progress Report from MUSASHI/ASACUSA (2009)
  • Author(s): 山崎泰規
  • Organizer: POSMOL2009
  • Place of Presentation: York Univ., Toronto, Canada
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] Development of the cusp trap ASACUSA MUSASHI antihydrogen experiment (2009)
  • Author(s): Y.Enomoto
  • Organizer: ISIAC(International Seminar on Ion-Atom Collisions)
  • Place of Presentation: Old Dominion Univ., Norfork, USA
  • Year and Date: 2009-07-18
• [Presentation] Antihydrogen Synthesis for the CPT symmetry test : Listen to the whisper of nature (2009)
  • Author(s): 山崎泰規
  • Organizer: Cold Atoms and Molecules
  • Place of Presentation: Kyoto Univ., Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2009-06-23
• [Remarks]
  • URL: http://radphys4.c.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/research/lab/wako/atomic/index.html