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トリウム229極低エネルギーアイソマーの解明と基礎物理への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01230
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関岡山大学

研究代表者

吉村 浩司  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (50272464)

研究分担者 笠松 良崇  大阪大学, 理学研究科, 講師 (70435593)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード原子核時計 / トリウム / 放射光X線 / 核共鳴散乱 / 物理定数の経年変化 / X線検出器 / 暗黒物質 / レーザー / 実験核物理 / トリウム229 / 放射光X線 / 放射光 / 周波数標準 / APD / 物理定数の時間変化
研究成果の概要

世界で最小の励起エネルギーを持つトリウム229の第1励起状態(アイソマー状態)を人工的に生成することに成功した。高輝度放射光X線および高速X線検出器による核共鳴散乱を用いた新しい手法により、第2励起状態を経由してアイソマー状態の生成を行った。本研究により、トリウム229アイソマー状態を大量かつ自在に生成することが可能となり、今後、生成したアイソマー状態を有効に利用することで、アイソマー状態の詳細な解明を行う。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で達成された手法により、トリウム229のアイソマー状態の解明が進めば、トリウム原子核のレーザー励起、さらに原子核時計の早期の実現が可能となる。トリウム229を用いた原子核時計は、最先端の原子時計を上回る精度を達成できる可能性があり、様々な分野への応用が期待されている。基礎物理分野においては、物理定数の経年変化の検証、新しい手法での暗黒物質探索、等、新しい物理探究のプラットホームを提供可能である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] TU WIEN(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] UCLA(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Absolute X-ray energy measurement using a high-accuracy angle encoder2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Takahiko、Watanabe Tsukasa、Beeks Kjeld、Fujimoto Hiroyuki、Hiraki Takahiro、Kaino Hiroyuki、Kitao Shinji、Miyamoto Yuki、Okai Koichi、Sasao Noboru、Seto Makoto、Schumm Thorsten、Shigekawa Yudai、Tamasaku Kenji、Uetake Satoshi、Yamaguchi Atsushi、Yoda Yoshitaka、Yoshimi Akihiro、Yoshimura Koji
    • 雑誌名

      Journal of Synchrotron Radiation

      巻: 28 号: 1 ページ: 111-119

    • DOI

      10.1107/s1600577520014526

    • NAID

      120006956810

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy response of X-rays under high flux conditions using a thin APD for the energy range of 6?33 keV2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda T.、Hiraki T.、Kaino H.、Kishimoto S.、Miyamoto Y.、Okai K.、Okubo S.、Ozaki R.、Sasao N.、Suzuki K.、Uetake S.、Yoshimi A.、Yoshimura K.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 913 ページ: 72-77

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.10.029

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a measurement system enabling the reconstruction of γ-ray time spectra by simultaneous recording of energy and time information2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Tajima, Shinji Kitao, Ryo Masuda, Yasuhiro Kobayashi, Takahiko Masuda, Koji Yoshimura and Makoto Seto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 58 号: 10 ページ: 108001-108001

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab3f19

    • NAID

      210000157036

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray pumping of the 229Th nuclear clock isomer2019

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, A. Yoshimi, A. Fujieda, H. Fujimoto, H. Haba et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 573 号: 7773 ページ: 238-242

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1542-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 放射光で探るレーザー光による超精密原子核制の可能性:229Th極低核励起準位2018

    • 著者名/発表者名
      吉見彰洋、笠松良崇、北尾真司、瀬戸誠、増田孝彦、山口敦史、依田芳卓、吉村浩司
    • 雑誌名

      放射光

      巻: 31 ページ: 304-314

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Novel Production Method of the Lowest-Energy Nuclear State Thorium-229 Isomer2020

    • 著者名/発表者名
      Koji YOSHIMURA
    • 学会等名
      GIMRT-REMAS2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of ultra-low energy level of Thorium-229 Isomer with high intense X-ray beam2020

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimura
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPAU2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 229Th 原子核極低エネルギー準位と高精度原子核時計への応用2020

    • 著者名/発表者名
      吉見彰洋
    • 学会等名
      理研「物質階層原理&ヘテロ界面」2019年度研究報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トリウム229アイソマー準位からの真空紫外光の探索2020

    • 著者名/発表者名
      海野弘行
    • 学会等名
      日本物理学会大75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高輝度X線によるトリウム-229極低エネルギーアイソマーの能動的生成ー究極の原子核時計に向けての第一歩ー2019

    • 著者名/発表者名
      吉村浩司
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards the spectroscopy of 229Th nuclear clock transition using Nuclear Resonant Scattering2019

    • 著者名/発表者名
      A. Yoshimi
    • 学会等名
      DICP Workshop on Mossbauer Spectroscopy Related to Synchrotron Radiation and Free Electron Laser
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Production of the 229Th nuclear clock isomer with brilliant X-ray2019

    • 著者名/発表者名
      A. Yoshimi
    • 学会等名
      International Nuclear Conference 2019 (INPC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トリウム-229 極低アイソマー準位の測定2019

    • 著者名/発表者名
      吉見彰洋
    • 学会等名
      2019年度 大洗アルファ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核共鳴散乱を利用したトリウム原子核時計の開発2019

    • 著者名/発表者名
      吉見彰洋
    • 学会等名
      第13 回 SPRUC 核共鳴散乱研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トリウム229原子核異性体からの真空紫外光観測の現状2019

    • 著者名/発表者名
      増田孝彦
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] X-ray pumping of the nuclear-clock isomer 229Th2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Masuda
    • 学会等名
      The 11th international workshop on Fundamental Physics Using Atoms 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Realization of the active pumping of thorium-229 isomeric state2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Masuda
    • 学会等名
      Cosmic acceleration” symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 核共鳴散乱を用いたトリウム229アイソマー準位への能動的遷移2019

    • 著者名/発表者名
      海野弘行
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トリウム-229 の原子核時計遷移分光2019

    • 著者名/発表者名
      吉見彰洋
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Search for the lowest-energy nuclear isomeric state of Th-229 toward a “nuclear clock”2019

    • 著者名/発表者名
      平木貴宏
    • 学会等名
      核化学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A search for the low-energy 229Th nuclear isometric transition using an “optical” pumping technique at 29-keV2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uetake
    • 学会等名
      International coference 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] トリウム229の極低エネルギー原子核時計遷移の探索 II2018

    • 著者名/発表者名
      植竹智
    • 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] Search for the ultra-low energy isomer state of thorium-229 nuclei2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Masuda
    • 学会等名
      5th Joint Meeting of the Division of Nuclear Physics of the APS and the JPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast APD detector with a short tail in the timing response for an experiment using synchrotron radiation X-ray beam2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Masuda
    • 学会等名
      5th International Workshop on New Photon-Detectors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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