2012 Fiscal Year Annual Research Report
超冷中性子の重力による量子効果を用いた等価原理の検証と未知短距離力の探索
| Project/Area Number |
24340045
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
駒宮 幸男 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80126060)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 超冷中性子 / CCD / 量子束縛状態 / 未知短距離力 |
|---|
| Research Abstract |
開発した検出器システムを用いてラウエ-ランジュバン研究所において測定したデータの解析を行った。実験データの位置分布と計算による分布を比較し、最尤法によって解析を行った。
重力による量子状態の各準位の比率を求める計算モデルを、量子状態に遷移する前後の境界条件と、高いエネルギーの中性子が取り除かれていく過程に基づいて構築した。超冷中性子を円柱面で反射し、分布を拡大する過程は、位相空間上での量子状態の時間発展を記述するウィグナー関数を用いて取り扱った。低速な超冷中性子に対して、量子光学で用いられるウィグナー関数を適用することは独創的で、このような系に適用可能であることも自明では無い。拡大円柱面を用いたデータと用いないデータを比較し、双方の結果は矛盾せず、拡大システムが量子状態に擾乱を起こすことは無く、新しく構築した計算モデルも実験的に正しいことが示された。実験データと計算による分布を比較した結果、両者はよく一致し、特に、量子力学に特有な、数個の分布の濃淡の形が一致していることが確認出来た。また、装置の工作精度等による分布への影響を調べ、系統的な誤差の影響を見積もり、量子状態の高さの不確定性に換算するとサブミクロン以下であることが確認された。
今年度の研究によって、超冷中性子の量子状態の位置分布をサブミクロンの精度で観測することに成功した。現在の中性子検出器の位置分解能を大きく越える世界初の結果であり、重力による量子状態の観測にとどまらず、超冷中性子を用いた基礎物理の研究に、広く応用されることが期待される。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超冷中性子分布をニッケル円柱面で拡大する過程の、量子力学に基づいたモデルを構築し、検証することが出来たため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究の結果は、重力相互作用によるポテンシャルが既知のものと同じである場合の結果とよく一致していた。今後は、さらに測定器システムおよび解析手法に改良を行い、既知の重力相互作用との相違に対する感度を上げた測定を行う。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度の結果をもとに、系統的な不確定性を洗い出し、さらに感度を上げた実験装置を開発し、ラウエーランジュバン研究所において、今回よりさらに長期の測定を行って高統計のデータを取得する。取得したデータを解析し、等価原理の検証、および未知の相互作用の探索を行う。
|
