2022 Fiscal Year Annual Research 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不変性 / 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 |
物質と反物質の間の対称性（CPT対称性）を反水素原子を使って高精度で検証することを目的に、反陽子や陽電子を効率的に蓄積・冷却し、冷えた反水素原子を大量に原子ビームとして引き出すための装置開発を行った。
世界で唯一、低速反陽子を供給することができるCERN（欧州原子核研究機構）の反陽子減速器 AD (Antiproton Decelerator）に新たに建設された大強度低エネルギー反陽子蓄積リング ELENA の特性に最適化された反陽子減速装置を新たに設計・建設するとともに、反陽子を蓄積するための多重電極ペニングトラップを更新し、ADの運転期間中 24時間継続して分光実験を行う体制を整えた。これによって、1年間に用いることができる反陽子の数はこれまでの20倍以上となり、分光実験の統計的不確かさを大きく減少させることが可能となった。また、実験装置を日本からリモートで制御するための装置とソフトウェアの開発を行い、数か月にわたって24時間連続で実験を行うための体制を整えた。
最終年度となる 2022年度は、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、陽電子との混合による反水素の合成を着実に進め、特に、昨年度からの課題である、反水素の収量の最適化と、合成された反水素原子を素早く基底状態に脱励起させる手法についての開発に重点をおいて実験を行った。収量の最適化については昨年度と比較して単位時間当たりの収量を数倍に上げることに成功した。さらなる向上のためには反水素合成トラップ内の反陽子の寿命を長くし、十分な時間をかけて反陽子雲を冷却・制御することが必要と考えられ、そのための装置改良にすでに着手している。反水素原子の脱励起については、いまだデータの解析中ではあるが、有望な結果を得ている。2023年度のビームタイムで手法を確立し、分光実験を行う予定である。
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