| 研究課題/領域番号 |
19H05606
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分B
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
山崎 高幸 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (40632360)
下村 浩一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60242103)
吉田 光宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (60391710)
吉村 太彦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特定教授 (70108447)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
200,590千円 (直接経費: 154,300千円、間接経費: 46,290千円)
2023年度: 28,210千円 (直接経費: 21,700千円、間接経費: 6,510千円)
2022年度: 34,450千円 (直接経費: 26,500千円、間接経費: 7,950千円)
2021年度: 52,130千円 (直接経費: 40,100千円、間接経費: 12,030千円)
2020年度: 36,530千円 (直接経費: 28,100千円、間接経費: 8,430千円)
2019年度: 49,270千円 (直接経費: 37,900千円、間接経費: 11,370千円)
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| キーワード | ミューオニウム / 純レプトン原子 / 精密レーザー分光 / 素粒子標準理論 / 新物理探索 / 基礎物理定数 / 電弱統一理論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，レプトンのみからなる水素様純レプトン原子：ミューオニウム (以下Mu)の精密分光により，電弱統一理論の精密検証および新物理探索を行うことを目標とする．具体的には，(1) Muの1S-2S間遷移周波数の精密二光子レーザー分光；(2) 基底状態超微細分裂の精密マイクロ波分光；(3) 荷電束縛系のエネルギー準位に電弱効果が及ぼす影響を摂動2次の項まで取り入れた高精度理論計算；の3つを行う．実験精度を先行研究より大幅に向上させ，基礎物理定数であるミュー粒子質量の決定精度を大きく向上させると共に，理論と実験の比較を通じて電弱統一理論の精密検証と新物理探索を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究はミューオニウムの精密レーザー分光によりミュー粒子質量を高精度に決定し標準理論を精密検証することを目標とし，研究を強力に遂行可能な環境整備と高性能レーザー開発，高いミューオニウム生成効率を持つターゲット開発，および高感度検出システムの開発を進めた．これらの成果により先行研究の300倍以上の信号レートでレーザー分光が可能となった．そのため，先行研究で最大の誤差要因だった統計誤差を一桁以上低減し，世界最高精度を実現できる目処が付いた．また，世界で初めてMuの1S(F=0)→2S(F'=0)遷移の観測に成功し，全光学的手法によって世界最高精度で2S状態の超微細分裂を決定した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は基礎物理定数であるミュー粒子質量の信頼性向上に直結し，世界の科学技術発展へ大きく貢献するものである．その理由は，CODATA2018の論文[Rev. Mod. Phys. 93, 025010 (2021)]の中で「現在のミュー粒子質量実験値は1999年に行われた1種類の実験のみから決められているため，基礎物理定数としての信頼性に限界がある」という懸念が表明されているためである．本研究のミュー粒子質量決定方法は現状と全く独立した手法によるものであるため，本研究の進展は基礎物理定数の信頼性向上に直結する．世界最高強度のパルスミュー粒子源を有する日本ならではの国際貢献が可能となる．
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| 評価結果 |
事後評価
A: 期待どおりの成果があった
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評価結果 |
中間評価
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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