2021 Fiscal Year Research-status Report
高磁場中ミュオニウム超微細構造測定高精度化のための新解析手法の研究
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19K14746
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
西村 昇一郎 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, 特別助教 (20836431)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミュオニウム / 超微細構造 / ラビ振動分光 / エキゾチック原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュオニウムは正ミュオンと電子の束縛状態であり、その超微細構造の高精度測定値は、理論値との比較により束縛系の量子電磁力学を精密に検証することができ、また理論値と実験値で乖離が報告されているミュオン異常磁気能率の実験値導出に用いられるなど、さらなる高精度測定が極めて重要な物理量となっている。本研究では、高磁場中でのミュオニウム超微細構造精密測定における測定精度高精度化に向けて、新しい解析手法の開発と前置検出器の開発を進めている。
前置検出器の開発は、1mm角のシンチレーションファイバーとSiPM (MPPC)からなる高レート耐性検出器で、検出器単体での性能評価が完了しており、ミュオニウム生成ガス標的を封入するガスチェンバーやビームダクト、それらを支持する固定架台などと合わせて、干渉することのないように実験全体の包括的なデザインを進めている。
また新しい解析手法であるラビ振動分光法は、ラビ振動の時間発展から直接共鳴周波数を決定する手法で、従来の分光法において不可欠であったマイクロ波周波数掃引やフーリエ変換による周波数領域での解析を不要にし、マイクロ波強度に起因する不確かさを排除できる。これにより、従来は扱えなかったデータも利用することができ、さらなる高精度化が期待できる。ゼロ磁場実験での測定結果について解析を進めており、研究成果を論文にまとめてPhysical Review Aのレターセクションにて発表した。それに伴って東京大学を初め、様々な大学や施設からプレスリリース発表を行った。また、信頼性を高めるためのブラインド解析の開発も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ラビ振動分光法と前置検出器の根本的な開発は終了しており、さらなる高精度化に向けて洗練を試みている。査読付き論文であるPhysical Review Aにも成果を投稿しており、極めて順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、高磁場におけるミュオニウム超微細構造の精密測定実験に向けて、ラビ振動分光および前置検出器の洗練を行っていく。コロナウィルスによる影響が緩和されれば、国際会議に現地参加を試みて海外の研究者と情報共有を行いつつ、本研究の成果を広めていく。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染症拡大に伴う物流や人流の抑制に伴って、回路部品などのパーツが購入できず、また海外における研究発表の機会も依然として滞っている。コロナワクチンの普及により状況が改善の傾向にあり、今年度に使用する予定である。
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