2021 Fiscal Year Annual Research Report
Precision spectroscopy of antihydrogen using intense low energy antiproton beam
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20H01930
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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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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CPT対称性 / 反陽子 / 反水素 / 減速膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでにない高効率で高頻度の超低速反陽子ビームを生成することで、反水素原子の基底状態の超微細構造の高精度分光を行うことが本研究の目的である。この測定を行う CERN研究所のAD(反陽子減速器)では、新たな減速冷却リングであるELENAが建設されており、このELENAから供給される反陽子ビームを効率よく取りこむための新たな減速装置が必要となった。2020年度に減速膜を用いた方式とドリフトチューブ型の減速器の双方のデザインの検討を行い、ドリフトチューブ型減速器の制作を行ったが、2021年度にはこの減速器で減速された反陽子を高効率で蓄積・冷却するための蓄積トラップの電極の電圧制御を行う回路を刷新した。この結果、1年間で実験に使用することができる反陽子の数は従来に比べて20倍以上となった。
同時に ELENAから反陽子蓄積トラップまでのビームラインに設置するビームプロファイルモニターの開発をすすめ、前年度から取り組んでいた実験装置のリモート制御のためのシステム開発と併せて、実験データ収集を日本から行うことができる体制を整えたことにより、長期間にわたり24時間体制で実験を行うことが可能となった。
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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
本研究の ELENA からの反陽子ビームを高効率で蓄積トラップに輸送し、トラップ内で蓄積・冷却する、という目標のために開発した輸送ビームライン、ビームプロファイルモニタ、反陽子減速器は当初設計通りの性能を持つことが確認され、反水素合成に使用できる反陽子数を大幅に増加させることに成功した。
並行して、反水素合成のためのトラップ、合成された反水素原子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ための装置等の開発も続けている。
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| Strategy for Future Research Activity |
反水素合成のためのトラップにおける反陽子雲と陽電子雲の高度な制御を行うことによって反水素合成数とその温度のさらなる最適化を図る。低温の反水素を合成するためには反陽子雲の温度が鍵となるが、2021年度に購入した高速高電圧半導体スイッチを用いて、不要な加熱を避けつつ反陽子雲を制御する方法のさらなる最適化をめざす。また、反水素脱励起装置については、2021年度のビームタイム終了後も、水素原子を用いて脱励起装置の開発を続けており、有望な方向性といくつかの課題が確認されている。2022年度に向けて検証を続ける。
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