未知短距離力探索を目指した極冷中性子干渉計用コンポーネントの開発研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21340048
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐貫 智行 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70323491)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北口 雅暁 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (90397571)
• Keywords: 精密研磨 / 精密部品加工 / 素粒子実験 / 超精密計測 / 微少重力 / 白色干渉

Research Abstract

1. 極冷中性子干渉計の開発
極冷中性子の干渉を実現するために、2つに分けた中性子の経路長を数10nmの高い精度で一致させる必要がある。
(1)高精度で干渉計の素子を配置するために、中性子と可視光をほぼ同じ経路で通し、同時に干渉させることができる装置を開発した。入射する可視光としてはコヒーレン長が極端に短い白色光源を利用し、可視光の干渉を観測することで、中性子の2つの経路長が高い精度で一致していることを確認できる。干渉計素子は比較的軽量な一枚板の上に設置し、移動しても短時間のうちに元の精度を実現できる可搬システムとすることができた。
(2)上記干渉計で使用するために、中性子と白色光に対して同時に使用可能な"ハイブリッド"半透明鏡を製作した。機械的強度が不足する中性子用反射膜を保護する工法を開発し、可視光だけでなく中性子に対しても必要な性能を有するレベルにまで達した。
2. アライメント機構・フィードバック装置の開発
極冷中性子の干渉を十分な統計精度で観測するためには、干渉計の各種コンポーネントの位置を10nm程度の精度で測定し、長時間にわたって所定の位置・姿勢を維持する必要がある。
(1)白色干渉の様子をコンピュータに取り込むために、5台の小型分光計からの出力を市販されているマイクロコントローラを利用して読み込む装置を開発した。小
(2)白色光干渉の様子を長時間にわたって調べると、開発した干渉計は比較的長時間にわたり安定して動作すると見込まれる。この結果、当初考えていたピエゾステージを用いたフィードバック機構を導入することよりも、温度等の環境変化を小さくすることを優先して考慮することとした。