中性子寿命問題の解決 ―偏極中性子崩壊非対称を用いた事象選別の高度化―

2022 Fiscal Year Comments on the Screening Results

• Project/Area Number: 22H00140
• 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: Nagoya University (2024); High Energy Accelerator Research Organization (2022-2023)
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩下 芳久 京都大学, 複合原子力科学研究所, 特任准教授 (00144387) ; 不破 康裕 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (00817356) ; 猪野 隆 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 講師 (10301722) ; 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) ; 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): 2022-04-01 – 2025-03-31

Summary of the Research Project

中性子の寿命は素粒子、原子核、天文分野における重要なパラメーターであるが、測定手法によって４シグマ程度の大きな乖離があり未解決問題となっている。本研究はJ-PARCの大強度パルス中性子ビームラインにおいて既存の手法とは異なる測定方法により測定し、この問題の解決を目指すものである。本研究では新たに中性子偏極を用いた解析を導入することで、中性子寿命を精度2秒で決定することを目指している。

Scientific Significance and Expected Research Achievements

中性子の寿命は、現在、貯蔵法とビーム法の測定で４シグマの乖離があり、問題となっている。これを解決する新手法（荷電交換反応を組み合わせた測定手法）を考案して実績を積みつつある。これを改良して背景事象を減らし寿命の精度を上げることで、既存の手法の問題点が明らかになることが期待される。場合によっては新物理（ダークマター）などに結びつく可能性もあり、学術的意義は極めて高い。