| 研究課題/領域番号 |
20KK0068
|
|---|
| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
増田 孝彦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任准教授 (90733543)
|
|---|
| 研究分担者 |
吉村 浩司 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (50272464)
植竹 智 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (80514778)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2026-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020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 | 冷却分子 / 電気双極子能率 / 光センサ / 電子EDM / 分子 / 対称性の破れ |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
現在の素粒子物理学の最重要課題の一つである物質・反物質対称性の破れの原因となる新物理探索のため、電子の永久電気双極子モーメント(電子EDM)を世界最高感度で測定する。電子EDMの高感度計測はCP対称性を破る未知の重い素粒子の存在に感度を有する。本研究計画では、海外共同研究者の有するバッファガス冷却による極性分子ThOの量子状態の高精度制御技術と、主に本課題で開発する検出システムを組み合わせたテーブルトップ国際共同実験で、電子EDM測定の世界記録を現在の30倍更新し、CP対称性を破る新粒子の存在を探索する。
|
| 研究実績の概要 |
冷却ThO分子を用いた電気双極子能率探索の感度向上のための光検出器の開発では、2021年末より開始した量産プロセスが終了し、2022年6月に米国ノースウェスタン大学に全数発送することができた。量産は研究代表者と共同研究者の2名体制で実施し、一台ごとにゲイン、ノイズ量、検出効率、各種パラメータの温度依存性を確認し、10台全数問題ないことが確認できた。
またそれらの性能評価をもとに原著論文を執筆した。特に一光子ゲイン、ブレークダウン電圧の温度依存性、暗電流、信号線形性、超過ノイズについての評価を議論し、まとまった内容の論文となっている。
現地米国ノースウェスタン大学移送前に、岡山大学において全数稼動長期試験を実施した。実使用台数である8台を本番同様に設置し、真空・水冷システムの整備、ノイズ量、長期安定性を評価し、本番に近い環境での動作を確認できた。
その後、ノースウェスタン大学において検出器のインストール作業を実施した。現地で準備している真空チェンバや磁気シールド、ライトパイプなどと組み合わせ、検出器のインストールにおいて干渉がないかの確認を始め、その他光漏れ対策、水冷・真空システムの整備を行なった。
検出器以外では、分担者の開発した光コムを用いて、導電性コーティング（ITO）を施したガラス材の光学特性評価を実施した。主にITOコーティング面の反射率と透過率の評価を行い、実用上問題ないレベルにおさまっていることが確認できた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していたモジュールの量産、および真空・冷却・バイアスなどの周辺制御機器の開発整備、本実験のサイトである米国ノースウェスタン大学でのインストール・試運転まで実現している。一部真空関係に不具合が見受けられたため、2023年度に多少の修正を行う必要はあるが、概ね順調に進展している。量産結果をもとに論文報告を予定していたが、それも本年度内に出版まで行うことができた。
また、導電性コーティング（ITO）を施したガラス材の光学特性評価も実施し本実験へ結果をフィードバックできた。
今後は本実験までに周辺システムの整備を進め、2023年度中に開始する予定の本実験に備える。
|
| 今後の研究の推進方策 |
国内での開発項目はほぼ完了し、今後は米国での本実験に向けた最終準備、本実験がメインとなる。そのため今後は渡航費用の確保が重要となる。各種研究助成にアプライし米国での実験を支障なく進行できるよう資金確保に努める。
米国滞在時は現場での実験遂行がメインとなるが、国内ではシミュレーションによる最終デザイン確定、本番を見据えた実験詳細のスタディを行う。主に系統誤差要因の評価が目的である。
同時に、国内においても模擬実験を実施できるようレーザーや共振器の整備を検討する。
|
