ニュートリノ質量分光に向けた二光子凝縮体の生成

• 研究課題/領域番号: 15K13486
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 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: 笹尾 登 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (10115850)
• 連携研究者: 吉村 太彦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (70108447) ; 宮本 祐樹 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 講師 (00559586)
• 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: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ニュートリノ / 光凝縮体 / ニュートリノ質量 / マクロコヒーラント増幅機構 / 静止光 / 二光子対超放射

研究成果の概要

本研究の究極目標は、ニュートリノの未確定重要パラメータを測定することにある。
このため我々は原子励起状態からの光子を伴うニュートリノ対放出過程に着目した。本研究に於いては、パラ水素標的の振動励起準位と基底状態間のコヒーランスを対向型と呼ばれる励起配位で実現し、それからの対超放射過程信号を観測することに成功した。また信号強度やその共鳴幅等の性質は、ほぼシミュレーションで再現することも判明した。これより原子を用いたニュートリノ分光に向けて、その基礎となるマクロコヒーラント増幅原理を実験的にも理論的にも飛躍的に深化させた。この成果を基に二光子凝縮体の理論的実験的研究を継続している。

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] 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] Toward background-free RENP using a photonic crystal waveguide (2017)
  • 著者名/発表者名: Minoru Tanaka, Koji Tsumura, Noboru Sasao, and MotohikoYoshimura
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2017 号: 4 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx035
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Single-atom response of helium atoms to pulses from an EUV free-electron laser: Implications for the subsequent development of superfluorescence (2016)
  • 著者名/発表者名: James R. Harries, Chiaki Ohae, Susumu Kuma, Kyo Nakajima, Tadashi Togashi, Yuki Miyamoto, Noboru Sasao,Hiroshi Iwayama, Mitsuru Nagasono, Makina Yabashi, and Eiji Shigemasa
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW A 巻: 94 号: 6 ページ: 063416-063416
  • DOI: 10.1103/physreva.94.063416
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of CP violation parameter using neutrino pair beam (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura and N. Sasao
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 753 ページ: 465-469
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.12.040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Basic oscillation measurable in the neutrino pair beam (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Asaka, M.Tanaka and M. Yoshimura
  • 雑誌名: arXiv 巻: 2015 ページ: 1-10
  • NAID: 130006245187
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Photon and neutrino-pair emission from circulating quantum ions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura and N. Sasao,
  • 雑誌名: arXiv 巻: 2015 ページ: 1-18
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Majorana /Dirac distinction and neutrino mass determination using circulating heavy ions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 雑誌名: arXiv 巻: 2015 ページ: 1-11
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Neutrino pair and gamma beams from circulating excited ions (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshimura and N.Sasao
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.073015
  • 査読あり
• [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] Simultaneous measurements of super-radiance at multiple wavelengths from helium excited states: I. Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima, J. R. Harries, H. Iwayama, S. Kuma, Y. Miyamoto, M. Nagasono, C. Ohae, T. Togashi, M. Yabashi, E. Shigemasa and N. Sasao
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 5 ページ: 054301-054301
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.054301
  • NAID: 210000133548
  • 査読あり
• [雑誌論文] A streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Harries, J.R., Iwayama, H., Nagasono, M., Togashi, T., Yabashi, M., Kuma, S., Nakajima, K., Miyamoto, Y., Ohae, C., Sasao, N., Shigemasa, E
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 48 号: 10 ページ: 105002-105002
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/10/105002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rate amplification of the two photon emission from para-hydrogen toward the neutrino mass measurement (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Masuda, Hideaki Hara, Yuki Miyamoto, Susumu Kuma, Itsuo Nakano, Chiaki Ohae, Noboru Sasao, Minoru Tanaka, Satoshi Uetake, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, Motohiko Yoshimura
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 236 号: 1-3 ページ: 73-77
  • DOI: 10.1007/s10751-015-1177-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared absorption spectra of SiF4 and its clusters in solid parahydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ooe, Y. Miyamoto, S. Kuma, N. Sasao, K. Kawaguchi
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 631-632 ページ: 54-58
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.04.057
  • 査読あり
• [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] TRACA- a new way to track axions (2018)
  • 著者名/発表者名: Noboru sasao
  • 学会等名: 11th International workshop on Fundamental Physics Using Atoms
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
  • 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
  • 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: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [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 (Kyoto)
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [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 (Kyoto)
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] Neutrino mass spectroscopy with atoms (2017)
  • 著者名/発表者名: Noboru sasao
  • 学会等名: Global Research Symposium on Coherent Quantum Control of Atom-Photon Interaction
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TRACA- a new way to track axions (2017)
  • 著者名/発表者名: Noboru sasao
  • 学会等名: International workshop on axion physics and dark matter cosmology
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] ニュートリノ質量分光における空間的振動位相印加のインパクト (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中実
  • 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
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] Span Project : Neutrino Mass Spectroscopy with Atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: Noboru Sasao
  • 学会等名: International workshop : Current Trends and Future Directions in Relativistic Many Electron Theories
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology (Tokyo)
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [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 (Progress of the multi-photon emission experiment for the SPAN project) (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(T. Masuda, H. Hara, T. Hiraki, Y. Miyamoto, N. Sasao, Y. Takaesu, S. Uetake, A. Yoshimi, K. Yoshimura, M. Yoshimura)
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス(宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2016-09-21
• [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 (Observation of vibrational coherent two-photon emission in solid parahydrogen) (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 (Yuki Miyamoto, Hideaki Hara, Takahiko Masuda, Satoshi Uetake, Noboru Sasao, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, Motohiko Yoshimura）
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス(宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2016-09-21
• [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: ICAP2016
  • 発表場所: Seoul(Korea)
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [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: 東北大学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-21
• [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: 原秀明，岩崎達郎, 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: 東北大学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] コヒーランス生成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原秀明
  • 学会等名: 研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-12-24
• [学会発表] 低エネルギー実証実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹尾登
  • 学会等名: 研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-12-24
• [学会発表] 新たなコヒーラントニュートリノ対ビームの生成機構とCP非保存位相の測定法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉村太彦
  • 学会等名: 研究会「量子イオンビームの切り拓く物理」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-12-24
• [学会発表] Coherent frequency conversion using quantum solid (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Miyamoto
  • 学会等名: PACIFICHEM2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Rotational and translational dynamics of hydrogen fluoride in solid parahydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuma, Yuki Miyamoto, Hiroki Ooe, Noboru Sasao, Kentarou Kawaguchi
  • 学会等名: PACIFICHEM2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [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: FPUA2015
  • 発表場所: RIKEN(Wako,Saitama)
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Neutrino physics using quantum coherent ion beam in circular motion (2015)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Yoshimura
  • 学会等名: FPUA2015
  • 発表場所: RIKEN(Wako,Saitama)
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Detailed study on coherent two-photon emission toward the neutrino mass spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Miyamoto
  • 学会等名: FPUA2015
  • 発表場所: RIKEN(Wako,Saitama)
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum ion beam pilot experiment using Ar13+/Al+ from 14.5GHz Caprice ECRIS (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Uetake
  • 学会等名: FPUA2015
  • 発表場所: RIKEN(Wako,Saitama)
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of ultra-low energy nuclear isomer state of Thorium-229 using intense X-ray source (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Yoshimura
  • 学会等名: FPUA2015
  • 発表場所: RIKEN(Wako,Saitama)
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Yet another symmetry breaking to be discovered (2015)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Yoshimura
  • 学会等名: International symposium on Nambu’s Century: International Symposium on Yoichiro Nambu’s Physics
  • 発表場所: Osaka University(Toyonaka,Osaka)
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Th229mアイソマー極低エネルギー準位の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉村浩司
  • 学会等名: 2015年大洗研究会
  • 発表場所: フクラシア東京ステーション（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-10-21
• [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: 大阪市立大杉本キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-25
• [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: 大阪市立大杉本キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Recent progress of SPAN towards neutrino mass spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Masuda on behalf of the SPAN collaboration
  • 学会等名: 14th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Coherent radiative emission of neutrino pair (RENP) (2015)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Yoshimura
  • 学会等名: 17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Toward neutrino mass spectroscopy with atoms: experimental status (2015)
  • 著者名/発表者名: Noboru Sasao
  • 学会等名: 17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neutrino mass spectroscopy with macro-coherently excited atoms : Detecting cosmic neutrino background by atomic de-excitation. I: Theoretical aspects. II: Experimental results (2015)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Yoshimura and Noboru Sasao
  • 学会等名: Ecole Internationale Daniel Chalonge 19th Paris Cosmology Colloquium 2015
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A search for ultra-low energy nuclear isomer state of Thorium-229 using intense X-ray source (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimura, H.Hara, T.Iwasaki, Y.Kobayashi, S.Kitao, K.Konashi, R.Masuda, T.Masuda, Y.Miyamoto, I.Nakano, N.Sasao, M.Seto, S.Stellmer, S.Uetake, A.Yamaguchi, Y.Yoda, A.Yoshimi, M.Yoshimura, M.Watanabe
  • 学会等名: The 22th International Conference on Laser Spectroscopy(ICOLS)
  • 発表場所: Sentosa Island, Singapore
  • 年月日: 2015-06-30
  • 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, for the SPAN collaboration
  • 学会等名: The 22th International Conference on Laser Spectroscopy(ICOLS)
  • 発表場所: Sentosa Island, Singapore
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [備考] 岡山大学 異分野基礎研究所 量子宇宙研究コア
  • URL: http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/
• [備考] 岡山大学異分野基礎科学研究所 量子宇宙研究コアホームページ
  • URL: http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/
• [備考] http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/