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ニュートリノ質量分光に向けた位相共役波観測によるマクロコヒーレント増幅機構の検証

研究課題

研究課題/領域番号 17K18779
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 素粒子、原子核、宇宙物理およびその関連分野
研究機関岡山大学

研究代表者

宮本 祐樹  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任講師 (00559586)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワードニュートリノ質量分光 / 位相共役波 / 水素分子 / 二光子放出 / 素粒子実験 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理
研究成果の概要

本研究課題ではニュートリノ質量分光の構成要素の一つであるコヒーレンス増幅の原理検証として、対向する二つの光子で励起された気相水素分子の振動状態からの位相共役二光子放出を観測した。観測された二光子放出の振る舞いはマクスウェル・ブロッホ方程式やそれを簡略化したモデルによる計算で良く再現され、コヒーレンス増幅の理解が深まった。さらにターゲットを固体水素とすることで、高密度・高コヒーレンス状態における検証も行った。同時に観測される三倍波と二光子放出では時間的振る舞いに相違があることがわかり、コヒーレンス増幅におけるジオメトリの重要性を示す結果が得られた。この現象の詳細な理解は今後の課題である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒッグス粒子の発見により素粒子の標準理論が完成した現在、素粒子研究は標準理論を超える物理を探求するフェーズに移行した。そこで突破口の一つと考えられるのが、未だ謎の多いニュートリノである。そのためニュートリノ質量分光によりニュートリノの未知の性質を明らかにすることは重要である。本研究によりニュートリノ質量分光の重要要素であるコヒーレンス増幅の検証は充分なレベルに達し、今後、研究は新たな段階に進むことになる。本研究の成果の意義は大きい。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Coherent two-photon emission from hydrogen molecules excited by counter-propagating laser pulses2019

    • 著者名/発表者名
      Hiraki Takahiro、Hara Hideaki、Miyamoto Yuki、Imamura Kei、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: 52 号: 4 ページ: 045401-045401

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aafbd0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency dependence of coherently amplified two-photon emission from hydrogen molecules2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Rate amplification of the multi-photon process toward neutrino mass spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Imamura
    • 学会等名
      Fundamental Physics Using Atoms 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体パラ水素のコヒーレント二光子遷移2019

    • 著者名/発表者名
      宮本祐樹、SPANコラボレーション
    • 学会等名
      第19回分子分光研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Coherence in a cold quantum matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Miyamoto for the SPAN collaboration
    • 学会等名
      International conference on atomic physics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coherent two-photon emission from hydrogen molecules towards neutrino mass spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Hara for the SPAN collaboration
    • 学会等名
      International conference on atomic physics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニュートリノ質量分光を目指した気体および固体水素振動準位間の位相共役二光子放出実験2018

    • 著者名/発表者名
      宮本祐樹、原秀明、平木貴宏、今村慧、増田孝彦、笹尾登、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2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ニュートリノ質量分光のための対向レーザー励起によるコヒーレント二光子放出実験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、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2018秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 岡山大学 異分野基礎科学研究所 量子宇宙研究コア

    • URL

      http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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