時間反転対称性の新展開・第三世代MTV実験

• 研究課題/領域番号: 16H03985
• 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: 立教大学
• 研究代表者: 村田 次郎 立教大学, 理学部, 教授 (50360649)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021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); 2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 時間反転対称性 / 物質と反物質 / ベータ崩壊 / 標準模型 / 原子核 / 対称性 / 時間反転対称性の破れ / 原子核（実験）

研究成果の概要

時間反転対称性の破れを探索する実験を行い、データ収集に成功した。スピン偏極したLi-8原子核から放出される電子線の、横偏極度を測定する実験である。スピン偏極した不安定原子核はカナダのTRIUMF研究所のISACを用いて生成し、電子飛跡検出器として円筒型ドリフトチェンバーをを用いたMott散乱の散乱非対称性を測る原理に基づく横偏極度計を建設して用いた。実験は2016年、2017年に行ってデータ収集に成功し、時間反転対称性を破るR相関、時間反転対称性は破らないがこれまで観測されていないN相関、そしてローレンツ対称性の破れの検証が可能な偏極核半減期の時間変動のデータを得る事が出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

時間反転対称性は物理法則が持つと信じられている最も基本的な対称性の一つである。これは物質と反物質の対称性の破れとも直接的に関係しており、我々の宇宙に極端に反物質が少ない謎に対する答えを提供する可能性があるものである。この研究はわが国で開発した検出器をカナダに移設し、カナダの加速器を用いて世界最高精度に達するデータを得る事に成功した国際プロジェクトである。

研究成果

• [国際共同研究] TRIUMF研究所(カナダ)
• [国際共同研究] TRIUMF研究所(カナダ)
• [国際共同研究] TRIUMF研究所(Canada)
• [国際共同研究] TRIUMF研究所(Canada)
• [学会発表] TRIUMF-MTV実験におけるローレンツ対称性検証物理解析の報告 (2022)
  • 著者名/発表者名: 菊地武, 若田真来, 竹中黎, 尾崎早智, 梶原拓真, 後藤文也, 田村晃太郎, 山脇友志, 村田次郎
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] MTV実験の報告1 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田村晃太郎, 尾崎早智, 梶原拓真, 川村広和, 北口雅暁, 後藤文也, 坂元祐子, 清水裕彦, 清水裕太, 竹中黎, 田中佐季, 田沼良介, 戸塚祐実, 中谷祐輔, 馬場秀忠, 益田英知, 村田次郎, 山脇友志, 横橋麻美, 渡辺悦子, John A Behr, Matthew Pearson, Phil Levy
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] MTV実験の報告2 (2020)
  • 著者名/発表者名: 後藤文也, 尾﨑早智, 梶原拓真, 川村広和, 北口雅暁, 坂元祐子, 清水裕彦, 清水裕太, 竹中黎, 田中佐季, 田沼良介, 田村晃太郎, 戸塚祐実, 中谷祐輔, 馬場秀忠, 益田英知, 村田次郎, 山脇友志, 横橋麻美, 渡辺悦子, John A Behr, Matthew Pearson, Phil Levy
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] MTV実験の報告3 (2020)
  • 著者名/発表者名: 尾﨑早智, 梶原拓真, 川村広和, 北口雅暁, 後藤文也, 坂元祐子, 清水裕彦, 清水裕太, 竹中黎, 田中佐季, 田沼良介, 田村晃太郎, 戸塚祐実, 中谷祐輔, 馬場秀忠, 益田英知, 山脇友志, 横橋麻美, 吉田立, 渡辺悦子, John A Behr, Matthew Pearson, Phil Levy, 村田次郎
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 弱い相互作用におけるローレンツ不変性の破れ探索実験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹中黎, 尾崎早智, 梶原拓真, 北口雅暁, 後藤文也, 清水裕彦, 清水裕太, 田村晃太郎, 益田英知, 山脇友志, 渡辺悦子, 村田次郎
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] MTV実験に関する報告1 (2019)
  • 著者名/発表者名: 後藤文也, 尾崎早智, 梶原拓真, 川村広和, 北口雅暁, 坂元祐子, 清水裕彦, 清水裕太, 竹中黎, 田中佐季, 田村晃太郞, 戸塚祐実, 中谷祐輔, 馬場秀忠, 益田英知, 村田次郎, 山脇友志, 横橋麻美, 渡辺悦子, John A Behr, Matthew Pearson, Phil Levy
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] MTV Run-2017の報告 (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤文也, 尾崎早智, 梶原拓真, 川村広和, 北口雅暁, 坂元祐子, 清水裕彦, 清水裕太, 竹中黎, 田中佐季, 田村晃太郎, 戸塚祐実, 中谷祐輔, 馬場秀忠, 益田英知, 村田次郎, 山脇友志, 横橋麻美, 渡辺悦子, John A Behr, Matthew Pearson, Phil Levy
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] MTV Run2016の報告I (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水裕太、村田次郎 他
  • 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] MTV Run2016の報告II (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤文也、村田次郎 他
  • 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（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] THE MTV EXPERIMENT (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiro Murata
  • 学会等名: 基礎物理勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] the MTV experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiro Murata
  • 学会等名: TRIUMF ISAC Seminar
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 招待講演