Investigating CPT symmetry with Antihydrogen Spectroscopy
| Project/Area Number |
19KK0075
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松田 恭幸 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (70321817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 寛之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20302838)
田島 美典 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員 (20821838)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | CPT不変性 / 反水素原子 / 超微細構造 / 反陽子 / マイクロ波分光 |
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| Outline of Research at the Start |
現在の物理学では、物質と反物質の間には厳密な対称性が成り立つ（CPT対称性）とされていますが、現在の宇宙には、物質はあっても反物質はほとんど存在しないことが知られています。この「物質優勢宇宙の誕生」の謎は現在の物理学が抱える最大の謎の一つです。
この研究の目的は、そもそもCPT対称性がどこまで成り立っているのかを反水素原子の分光によって実験的に検証しようというものです。反水素原子ビームを偏極した状態で引き出す独自の手法により、反水素原子の超微細構造を100万分の1の精度で測定し、同様に反水素原子の分光を目指す他の実験よりもCPT対称性の検証に対して高感度となる比較を行うことを目標としています。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在 CERNにおいては加速器アップグレードとELENA建設作業が進められており、2019年度はビームを用いた実験を行うことができなかったため、実験装置の大規模なアップグレード作業を進めた。
ELENA建設に伴い、新規に実験エリアに建設される静電ビームラインのビームプロファイルモニターの制作をすすめた。一部納入分については現地にてその性能を試験し、設計仕様を満たすことを確認した。追加分については納入済であるが、Covid-19の感染拡大に伴う渡航制限と研究所の活動制限のため、現地における性能試験を行うことはできなかった。
また、反水素合成を行うカスプトラップ内の電極へ電圧を印加する回路を低ノイズ化するためのフィルター回路の制作を行った。こちらも現地における性能試験を行うには至らなかった。2020年6月現在、CERNにおいては段階的に研究活動を再開しつつあり、これらについても CERNへの渡航が可能となり次第、性能試験を行う予定である。
実験装置の配置を当初の想定から変更する必要があることが判明したため、反陽子引き出しビームラインならびに多重リング電極の設計作業に若干の遅れが生じ、発注・納品を 2019年度内に終わらせることができなかった。現在までにこれらの設計はほぼ終了し、必要な部品については一部発注済、残りも近日中に発注予定である。この遅れは、陽電子源のアップグレードなど他のアップグレード作業には影響せず、全体の研究計画の進行に与える影響は軽微と考えられる。
また、すでに寿命を大きく超えて運転しているGM冷凍機の更新を2019年度中に行う予定であったが、まだ運転可能であるため、更新を1年延期し、研究資金の有効活用をはかることとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年までに取得した実験データの解析等は順調に進捗しているものの、CERN AD における ELENA建設とビームライン設置がやや遅れており、それに伴って、実験装置の配置計画等にも影響が生じてしまった。また、2020年2月以降は Covid-19 の拡大に伴い、CERN の研究活動が全面的に中断された影響もあり、実験装置の改良とその性能試験に遅れが生じている。
2020年6月以降、段階的に CERN における研究活動が再開される見通しであり、渡航可能となり次第、現地における装置アップグレード作業と性能試験を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、2019年度にやり残した反陽子輸送ビームラインと多重リング電極の制作・設置を行い、陽子と電子を用いて多重リング電極を用いた反陽子プラズマと陽電子プラズマの制御を実証する計画であるが、現時点では CERN 現地での研究活動をどの程度行うことができるか不透明な部分も多い。CERNにおいてはシェンゲン圏内の国籍所持者に対する研究活動制限が先に緩和される見通しとなっているため、ヨーロッパ在住の海外共同研究者と密接に連絡をとりつつ、作業の分担など工程の見直しを含めて研究を進めていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] A hydrogen beam to characterize the ASACUSA antihydrogen hyperfine spectrometer2019
Author(s)
C. Malbrunot, M. Diermaier, M.C. Simon, C. Amsler, S. Arguedas Cuendis, H. Breuker, C. Evans, M. Fleck, B. Kolbinger, A. Lanz, M. Leali, V. Maeckel, V. Mascagna, O. Massiczek, Y. Matsuda, Y. Nagata, C. Sauerzopf , L. Venturelli, E. Widmann, M. Wiesinger, Y. Yamazaki and J. Zmeskal
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Journal Title
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A
Volume: 935
Pages: 110-120
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
