研究課題
若手研究
本研究では電弱統一理論の検証および新物理の探索へ向け、素粒子のみからなる水素様純レプトン原子ミューオニウムの1S-2S遷移の精密分光を行う。Yb添加ファイバー増幅器を用いた1S-2S遷移2光子励起用高出力光源を開発し、先行研究より3桁小さい不確かさ10 kHzでの1S-2S遷移周波数の測定を目標とする。これにより、基礎物理定数であるミュー粒子質量の決定精度を向上させ、電弱スケールの新物理探査を目指す。
本研究は水素様純レプトン原子ミューオニウムの1S-2S遷移の精密分光により，ミュー粒子に関する基礎物理定数の決定精度を制限しているミュー粒子質量の不確かさを低減することを目標とする．ミュー粒子は強い相互作用(QCD)の影響を受けないため，その物理定数の精密測定は量子電磁力学(QED)のみならず，電弱スケールの新物理の探索へともつながる．本研究では，ミューオニウム1S-2S遷移分光に用いる244 nm高出力CW励起光源の開発を行った．244 nmの基本波光源としてYb添加ファイバを用いた光増幅器を開発し，976 nm光源の高出力化に成功した．またYb添加ファイバ光増幅器にはPhotodarkening等による増幅器出力の時間減衰が実用面で問題となるが，Photodarkeniningを起こしにくい素材を母材に添加したYb添加ファイバを使用することで，長時間の安定した出力を達成した．開発したプロトタイプ光源はJ-PARCに搬入し使用を開始している．J-PARCの高強度ミュー粒子ビームラインにおいての実験では，244 nmパルスレーザーを用いたミューオニウムの1S-2S遷移分光実験を行い，1S-2SのF=1-F'=1間遷移を先行研究の約60倍の信号レートで観測する事に成功した．また，F=1-F'=1間遷移よりも遷移レートが低く，先行研究での統計量では観測が困難だった超微細構造間であるF=0-F'=0間遷移を世界で初めて観測した．
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