ソレノイド磁場で実現する新しい手法による中性子寿命問題の解明

2021 Fiscal Year Comments on the Screening Results

• Project/Area Number: 21H04475
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三島 賢二 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 特任准教授 (20392136) ; 槇田 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (30199658) ; 北口 雅暁 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (90397571)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2025-03-31

Summary of the Research Project

中性子崩壊寿命は素粒子標準理論及びビッグバン元素合成理論に不可欠な基礎量だが、測定手法間に標準偏差の3.8倍にあたる乖離が見られており、陽子加速器施設J-PARCの大強度中性子ビームを用いて、既存の手法とは異なる手法で測定が進められている。ここに新型ガス検出器とソレノイド磁場を組み合わせて背景事象を低減することで、中性子寿命の測定精度を0.1%まで向上させ、中性子寿命問題に決着をつける。

Scientific Significance and Expected Research Achievements

本研究では、J-PARCのパルス中性子に中性子光学系を組み合わせ、中性子崩壊で生じる電子を捉えるという独自手法による崩壊寿命測定において、測定精度向上の障害となっている背景事象の抑制を実現する。中性子崩壊寿命は、測定精度の向上が進められた結果、測定手法間の乖離が見られる段階に至っており、当該の乖離の原因を明らかにすることで、素粒子標準理論や初期宇宙元素合成などの理論の検証精度の向上に資する。