マクロコヒーレンスによる電弱過程の人工制御：ニュートリノ質量分光に向けて

• 研究課題/領域番号: 15H03660
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 植竹 智 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (80514778)
• 研究分担者: 吉村 太彦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (70108447)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: ニュートリノ質量分光 / マクロコヒーレント増幅 / ニュートリノ質量

研究成果の概要

光子随伴ニュートリノ対放射過程(RENP過程)発見によるニュートリノの性質詳細解明を目指し，以下の基礎研究を進めた：(1)マクロコヒーレント増幅機構の理解を深め，二光子対超放射(PSR)や多光子放射など高次の量子電気力学過程を制御する実験手法開発につなげる；(2)RENP過程に最適な高密度・低位相緩和の性質を併せ持つ標的を開発する．PSR過程の最適化により二光子放射レートを18桁以上増幅することに成功し，固体パラ水素結晶において入射光の10倍以上の長い時間に渡りコヒーレンスが成長する現象を観測した．RENP過程に適した標的としてXeガスに注目し，マクロコヒーレンス生成用光源開発などを進めた．

研究成果

• [雑誌論文] Vibrational excitation of hydrogen molecules by two-photon absorption and third-harmonic generation (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Yuki、Hara Hideaki、Hiraki Takahiro、Masuda Takahiko、Sasao Noboru、Uetake Satoshi、Yoshimi Akihiro、Yoshimura Koji、Yoshimura Motohiko
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 51 号: 1 ページ: 015401-015401
  • DOI: 10.1088/1361-6455/aa9782
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency dependence of coherently amplified two-photon emission from hydrogen molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Hara, Yuki Miyamoto, Takahiro Hiraki, Takahiko Masuda, Noboru Sasao, Satoshi Uetake, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, and Motohiko Yoshimura
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW A 巻: 96 号: 6 ページ: 063827-063827
  • DOI: 10.1103/physreva.96.063827
  • NAID: 120006382538
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of initial spatial phase in radiative neutrino pair emission (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Minoru、Tsumura Koji、Sasao Noboru、Uetake Satoshi、Yoshimura Motohiko
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 96 号: 11 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevd.96.113005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vibrational Two-Photon Emission from Coherently Excited Solid Parahydrogen (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Yuki、Hara Hideaki、Masuda Takahiko、Sasao Noboru、Uetake Satoshi、Yoshimi Akihiro、Yoshimura Koji、Yoshimura Motohiko
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 121 号: 20 ページ: 3943-3951
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.7b02011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Injection-seeded tunable mid-infrared pulses generated by difference frequency mixing (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Miyamoto, Hideaki Hara, Takahiko Masuda, Takahiro Hiraki, Noboru Sasao and Satoshi Uetake
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 56 号: 3 ページ: 032101-032101
  • DOI: 10.7567/jjap.56.032101
  • NAID: 210000147462
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Superradiance at Multiple Wavelength from Helium Excited States: II. Analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohae, C., Harries, J.R., Iwayama, H., Kawaguchi, K., Kuma, S., Miyamoto, Y., Nagasono, M., Nakajima, K., Nakano, I., Shigemasa, E., Sasao, N., Uetake, S., Wakabayashi, T., Yoshimi, A., Yoshimura, K., Yoshimura, M
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 034301-034301
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.034301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recent progress of SPAN towards neutrino mass spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: T Masuda, H Hara, Y Miyamoto, N Sasao, M Tanaka, S Uetake, A Yoshimi, K Yoshimura and M Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 718 ページ: 062043-062043
  • DOI: 10.1088/1742-6596/718/6/062043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Externally triggered coherent two-photon emission from hydrogen molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyamoto, H. Hara, T. Masuda, N. Sasao, M. Tanaka, S. Uetake, A. Yoshimi, K. Yoshimura, M. Yoshimura
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 081C01 号: 8 ページ: 081C01-081C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv103
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiative emission of neutrino pair free of quantum electrodynamic backgrounds (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura, N. Sasao, M. Tanaka
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 053B06 号: 5 ページ: 53B06-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv064
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ニュートリノ質量分光のためのパラ水素ガスを用いた対向レーザー励起実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平木貴宏, 原秀明, 今村慧, 増田孝彦, 宮本祐樹, 笹尾登, 高江洲義太郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] ニュートリノ質量分光へ向けたXeガス対向励起実験の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今村慧, 原秀明, 平木貴宏, 宮本祐樹, 増田孝彦, 岡井晃一, 笹尾登, 佐藤帯子, 高江洲義太郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Coherence Generation by Counter-Propagating Photons Towards Neutrino Mass Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideaki HARA
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 国際学会
• [学会発表] A laser system for control of higher-order QED processes using Xe atoms (2018)
  • 著者名/発表者名: Obiko SATO
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
• [学会発表] Study on control of higher-order QED processes using Xe atoms (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichi OKAI
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
• [学会発表] Recent study on two-photon emission from coherently-excited parahydrogen (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hiraki for the SPAN collaboration
  • 学会等名: 9th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 発表場所: Kyoto University (Japan)
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] Study on amplified multi-photon emission processes from macroscopically coherent media (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Masuda
  • 学会等名: 9th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 発表場所: Kyoto University (Japan)
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] 原子を用いたニュートリノ質量分光のための対向レーザー励起実験の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植竹智, 原秀明, 平木貴宏, 今村慧, 増田孝彦, 宮本祐樹, 岡井晃一, 笹尾登, 高江洲義太郎, 田中実, 津村浩二, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 中赤外光を用いたラダー型励起による水素分子振動準位間のコヒーレンス生成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原秀明, 平木貴宏, 今村慧, 増田孝彦, 宮本祐樹, 笹尾登, 高江洲義太郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Coherent Amplification of Two-Photon Emission from Hydrogen Molecules Towards Neutrino Mass Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Hara, for the SPAN collaboration
  • 学会等名: Atomic Physics Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] ニュートリノ質量分光のためのパラ水素対向レーザー励起実験の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平木貴宏, 原秀明, 増田孝彦, 宮本祐樹, 笹尾登, 高江洲義太郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
• [学会発表] Two-photon emission from coherently excited solid parahydrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Hara, for the SPAN collaboration
  • 学会等名: International Conference on Atomic Physics 2016
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] FPGAを用いた高速デジタル制御によるトランスファー共振器の周波数安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡井晃一, 原秀明, 増田孝彦, 宮本祐樹, 笹尾登, 植竹智
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県)
• [学会発表] 固体パラ水素振動準位を用いたコヒーレント二光子放出の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本祐樹, 原秀明, 増田孝彦, 植竹智, 笹尾登, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県)
• [学会発表] SPAN実験(原子を用いたニュートリノ質量分光)のための、多光子放出実験の進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田孝彦, 原秀明, 平木貴宏, 宮本祐樹, 笹尾登, 高江洲義太郎, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学(宮崎県)
• [学会発表] ニュートリノ質量分光に向けたXe原子のコヒーレンス生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩崎達郎, 原秀明, 植竹智, 吉見彰洋, 吉田光宏, 笹尾登, 増田孝彦, 宮本祐樹, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県)
• [学会発表] SPAN実験（ニュートリノ質量分光実験）のための対向励起実験の進行状況 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田孝彦, 原秀明, 宮本祐樹, 笹尾登, 田中実, 植竹智, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県)
• [学会発表] SPAN（原子を用いたニュートリノ質量分光実験）のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究III (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹尾登, 植竹智, 原秀明, 増田孝彦, 宮本祐樹, 田中実, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪府)
• [学会発表] SPAN（原子を用いたニュートリノ質量分光実験）のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究IV (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本祐樹, 植竹智, 原秀明, 増田孝彦, 笹尾登, 田中実, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪府)
• [学会発表] Coherent Two-Photon Emission Towards Neutrino Mass Spectroscopy using Atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Hara
  • 学会等名: Fundamental Physics using Atoms 2015
  • 発表場所: Riken, Saitama
  • 国際学会
• [学会発表] Coherent Two-photon Emission from Hydrogen Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Hara
  • 学会等名: International Conference on Laser Spectroscopy
  • 発表場所: Singapore
  • 国際学会
• [備考] 岡山大学異分野基礎科学研究所量子宇宙研究コアwebページ
  • URL: http://www.xqw.okayama-u.ac.jp
• [備考] 岡山大学異分野基礎科学研究所量子宇宙研究コアwebページ
  • URL: http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/