2021 Fiscal Year Research-status Report
Investigating CPT symmetry with Antihydrogen Spectroscopy
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19KK0075
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松田 恭幸 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (70321817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 寛之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20302838)
田島 美典 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員 (20821838)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | CPT対称性 / 反水素 / 超微細構造 / 反陽子 / ペニングトラップ / マイクロ波分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度前半は昨年度までに設置した改良型多重リング電極（MRE）と陽子、電子を用いて水素原子合成の収量を最適化するためのパラメータ探索を行った。その間、CERN AD（反陽子減速器）においては、新しい反陽子減速蓄積リングである ELENAの運転が開始され、これまでより質の高い反陽子ビームが長期間にわたって実験エリアに供給される体制が整った。
2021年度後半は、ELENA からの反陽子ビームを用いて反水素原子の大量合成を試みた。ELENA からの反陽子ビームの蓄積・冷却と、蓄積トラップから反水素合成トラップへの輸送、陽電子との混合という一連の手順が着実に作動することは確かめられたが、反水素の収量を最適化するためのパラメータ探索については、満足な時間をかけることができず、2022年度の課題となった。並行して生成された反水素のうち励起状態にあるものを素早く基底状態に脱励起させる手法の研究開発が進められている。これらの実証も2022年度の課題となる。反水素原子のマイクロ波分光装置の試験も順調にすすみ、反水素原子のマイクロ波分光による CPT対称性の検証を2022年度に行う準備は整ったといえる。
ELENA の完成によって、2022年度は5月上旬から12月中旬まで実験を行うことが可能となるが、これだけの長期間にわたって現地に滞在するのは負担も大きいため、実験装置のリモート制御を可能とするコントロール装置の設置も行い、2021年度のビームタイムの最終盤に実際に利用して実験を行うことができた。2022年度にむけて現地でのローカルモードと、日本からのリモートモードの両方で実験を行う体制が確立したといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Covid-19 の感染拡大の影響で、現地における実験装置の設置・試験に遅れが生じていたが、昨年度後半から日本人研究者が現地に長期間滞在して作業を行う体制がとれるようになり、作業の遅れを最小限にとどめるべく最大限の努力を行ったところであるが、2021年度のビームタイム期間が予定よりも短かったこともあり、分光実験を行うには至らなかった。昨年度のビームタイム終了後に行う予定だった実験装置のメインテナンスがオミクロン株の影響で延期せざるを得なくなったが、2022年度に入ってすぐに実施することができ、今年度の研究計画に影響を及ぼすことはない。
共同研究者が獲得している他の研究費を用いて制作しているマイクロ波分光装置や反水素脱励起装置の開発も順調に進んでおり、2022年度に反水素原子の分光を行う体制が整っているといえる。
また、日本人若手研究者育成のために、大学生、特に1，2年生を対象とした現地における研究体験教育プログラムを実施することを計画していたが、2021年度も研究代表者が所属する大学では1，2年生を対象とした研究体験プログラムにおける海外渡航は行わない方針となったため、実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は5月上旬から反陽子ビームを利用できるようになる。すでに日本人研究者1名は4月下旬から現地に滞在して準備をすすめており、密接に連絡を取りつつ、現地への渡航と日本からのリモート参加の両方の形で研究計画を遂行し、夏前には分光実験をスタートさせる計画である。
直接研究計画には関係ないが、1，2年生を対象とした現地における研究体験教育プログラムについては、残念ながら現時点では実施の見込みが立っていない。リモートによる現地研究者との交流イベント等を行い、1,2年生向けに研究活動の様子を見せる機会を作りたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
Covid-19 の影響により、計画していた実験装置のメインテナンス、および現地滞在を伴う実験装置の調整・運転を行う時間を十分にとることができなかった。今年度は5月上旬からビームを利用できる体制となっており、すでに現地に日本人研究者を派遣して実験を行っている。すでに主要な設備等の導入は終了しておいｒ、次年度使用額については、主に現地に滞在して実験に参加するための旅費として使用する計画である。
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