電子ビーム駆動超大強度超音波源の開発による動的カシミール効果の検証

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23654095
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 吉田 光宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (60391710)
• Keywords: 量子電磁気 / カシミール効果

Research Abstract

動的カシミール効果は、真空のゼロ点エネルギーを直接的に電磁波として観測できる唯一の方法であり、過渡的な境界の変動に伴う量子場の零点エネルギーの変化による電磁波の放射である。しかし圧電素子などの既存技術では、共振器の壁を量子場の真空の定義が変わるほど高速に高周波で動かすことが難しい。本研究では、電子管内の密度変調された電子ビームを用いて従来技術を遥かに凌駕する高周波で大強度の超音波による動的カシミール効果の検証が目的である。動的カシミール効果では直接的に零点エネルギーからの電磁波が観測でき、量子電磁気的なエネルギーである事が実証できるのが特徴である。
研究期間前半においては、従来の圧電素子などを遥かに凌駕できる 100MHz～GHz帯の電子ビーム駆動の超大強度超音波源の開発を行った。超音波のターゲットの飛程等との関係から、駆動する周波数としては低い方が良いが、低い周波数で電子ビームに変調をかけるには入力空洞と中間空洞が大型になり、装置全体が大型化してしまう。そこでレーザーフォトカソードを用いた電子管を製作した。
研究期間後半では、空洞を冷凍機に設置し、また超音波変換ターゲットや、超音波の伝搬材質で、熱伝導率の小さい物質の評価を進めた。これらを用いて電磁波の放射の測定を行った。