ミュオニウム基底状態の超微細構造分光

• 研究課題/領域番号: 23244046
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 恭幸 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (70321817)
• 研究分担者: 斉藤 直人 (齊藤 直人) 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20321763) ; 下村 浩一郎 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60242103)
• 研究協力者: 河村 成肇 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (60311338) ; 佐々木 賢一 高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (70322831) ; 豊田 晃久 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (20373186) ; 鳥居 寛之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20302838) ; 三部 勉 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80536938)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 48,360千円 (直接経費: 37,200千円、間接経費: 11,160千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円); 2011年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
• キーワード: 素粒子（実験） / ミュオン / ミュオニウム / 超微細構造 / マイクロ波分光 / ミュオニウム原子 / RF キャビティ / 高純度ガス / ミューオン / ＲＦ共鳴空洞

研究概要

ミュオニウム原子は水素原子の陽子を正電荷のミュオンで置き換えた原子であるが、水素原子と異なり陽子の大きさや内部構造を考慮する必要がないことから、QED の検証や標準理論を超える新しい物理の探索のための強力なプローブとして用いることができる。ミュオニウム原子の超微細構造をこれまでより１ケタ上回る精度で測定する新たな実験を J-PARC MLF で行うために、新たに２つの共鳴周波数を持ち、独立にチューンすることができる RF 共鳴空洞、不純物濃度を 1ppm 以下の高純度のKrガスを３カ月にわたって保持できるガスチェンバー、1T の磁場中で動作し高計数率に耐えられる陽電子検出器等の開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Online full two-dimensional imaging of pulsed muon beams at J-PARC MUSE using a gated image intensifier (2014)
  • 著者名/発表者名: T. U. Ito, A. Toyoda, W. Higemoto, M. Tajima, Y. Matsuda, K. Shimomura
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. A 巻: vol. 754 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.04.014
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Development of high-rate positron tracker for the muonium production experiment at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanda, H. Fujimori, Y. Fukao, Y. Ikedo, K. Ishida, M. Iwasaki, N. Kawamura, K. M. Kojima, M. Lee, S. Makimura, T. Mibe, Y. Miyake, J. Nakamura, Y. Nagashima, T. Nagatomo, K. Nagumo, S. Nishimura, S. Okada, N. Saito, K. Shimomura, T. Suzuki, P. Strasser, K. Ueno, and E. Won
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 2 ページ: 010404-010404
  • DOI: 10.7566/jpscp.2.010404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muonium Hyperfine Splitting Measurement at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. S. Tanaka, M. Aoki, H. Iinuma, Y. Ikedo, K. Ishida, M. Iwasaki, Y. Ueno, R. Ohkubo, T. Ogitsu, R. Kadono, O. Kamigaito, N. Kawamura, D. Kawall, S. Kanda, K. Kubo, T. Kume, A. Koda, K. M. Kojima, N. Saito, N. Sakamoto, K. Sasaki, K. Shimomura, M. Sugano, D. Tomono, A. Toyoda, H. A. Torii, E. Torikai, K. Nagamine, K. Nishiyama, P. Strasser, Y. Fukao, Y. Fujiwara, Y. Matsuda, T. Mibe, Y. Miyake, and M. Yoshida
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 010405 巻: 2 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.2.010405
  • 査読あり
• [雑誌論文] H Line; A Beamline for Fundamental Physics in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: Naritoshi Kawamura, Akihisa Toyoda, Tsutomu Mibe, Naohito Saito, Masaharu Aoki, Koichiro Shimomura, Yasuhiro Miyake
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 2 ページ: 010112-010112
  • DOI: 10.7566/jpscp.2.010112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of muonium emission from silica aerogel”, P. Bakule, G.A. Beer, D. Contreras (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, G.A. Beer, D. Contreras, M. Esashi, Y. Fujiwara, Y. Fukao, S. Hirota, H. Iinuma, K. Ishida, M. Iwasaki, T. Kakurai, S. Kanda, H. Kawai, N. Kawamura, G.M. Marshall, H. Masuda, Y. Matsuda, T. Mibe, Y. Miyake, S. Okada, K. Olchanski, A. Olin, H. Onishi, N. Saito, K. Shimomura, P. Strasser, M. Tabata, D. Tomono, K. Ueno, K. Yokoyama, S. Yoshida
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 103C01 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1093/ptep/ptt080
  • 査読あり
• [雑誌論文] J-PARC MUSE H-line optimization for the g-2 and MuHFS experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Toyota, Y. Fujiwara, Y. Fukao, O. Kamigaito, N. Kawamura, Y. Matsuda T. Mibe, T. Ogitsu, N. Saito, K. Sasaki, K. Shimomura, M. Sugano, K. Tanaka, D. Tomono, H.A. Torii
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: vol. 408
  • DOI: 10.1088/1742-6596/408/1/012073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Magnet Design for the Hyperfine Structure Measurement of Muonium at the J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, M. Sugano, R. Ohkubo, T. Ogitsu, N. Saito, K. Shimomura, and A. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 23
  • DOI: 10.1109/tasc.2013.2245714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyrogenic design of a superconducting solenoid for muonium hyperfine structure measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sugano, K. Sasaki, R. Ohkubo, T. Kume, N. Kimura, R. Okada, T. Okamura, K. Shimomura, N, Saito, T. Ogitsu, and A. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 23 ページ: 3800204-3800204
  • DOI: 10.1109/tasc.2012.2233259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development status of superconducting solenoid for the MuHFS experiment at the J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, M. Sugano, R. Ohkubo, H. Iinuma, T. Ogitsu, N. Saito, K. Shimomura, and A. Yamamoto, J. Phys.
  • 雑誌名: Jounal of Physics: Conference Series 巻: 408
  • DOI: 10.1088/1742-6596/408/1/012074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a superconduciting solenoid for Hyperfine Structure Measurement of Muonium at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, et al.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 22
  • DOI: 10.1109/tasc.2011.2176301
  • 査読あり
• [学会発表] measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: Fundamental Physics Using Atoms 2014
  • 発表場所: 日本科学未来館（東京都江東区）
• [学会発表] J-PARC MUSE におけるミュオニウム超微細構造測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県平塚市）
• [学会発表] ミュオニウム超微細構造測定に向けた磁場測定プローブの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木憲一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県平塚市）
• [学会発表] J-PARC MUSE におけるミュオニウムの超微細構造の精密測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県平塚市）
• [学会発表] Precision Measurement of Muonium Hyperfine Splitting at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: 神田聡太郎
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
• [学会発表] Precision measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 神田聡太郎
  • 学会等名: The 3^<rd> workshop on the Physics of Fundamental Symmetries and Interactions at low energies and the precision frontier
  • 発表場所: PSI 研究所、フィリンゲン、スイス
• [学会発表] Status and prospect of the muonium experiment at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 鳥居寛之
  • 学会等名: International Workshop on e+e- collisions from Phi to Psi
  • 発表場所: ローマ・ラ・サピエンツァ大学、ローマ、イタリア
• [学会発表] Fundamental Physics with muon - with emphasis on muonium hyperfine interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸
  • 学会等名: Preschool of 1st International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon
  • 発表場所: くにびきメッセ、島根県松江市
• [学会発表] measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: OIST Beam Physics and Beam Physics Youth Workshops 2013
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県恩納村）
• [学会発表] ミュオニウムの超微細構造精密測定のための R&D の現状 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下村浩一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県徳島市）
• [学会発表] Fundamental physics with muon - with emphasis on muonium hyperfine splitting (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸
  • 学会等名: Preshool of 1st International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: The 15th International Workshop on Neutrino Factories, Super Beams, and Beta Beams
  • 発表場所: 高能物理研究所（北京、中国）
• [学会発表] Status and prospect of the muonium experiment at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 鳥居寛之
  • 学会等名: International Workshop on e+e- collisions from Phi to Psi
  • 発表場所: ローマ・ラ・サピエンツァ大学（ローマ、イタリア）
• [学会発表] Precision measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: 神田聡太郎
  • 学会等名: 3rd Workshop on the Physics of Fundamental Symmetries and Interactions at low energies and the precision frontier
  • 発表場所: PSI 研究所（フィリンゲン、スイス）
• [学会発表] J-PARC MUSE におけるミュオニウム超微細構造測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
• [学会発表] ミュオニウム超微細構造精密測定用超伝導磁石システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木憲一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
• [学会発表] J-PARC MUSE におけるミュオニウム超微細構造測定実験でのビームプロファイルモニタの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田島美典
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
• [学会発表] 高計数率耐性を備えた陽電子飛跡検出器の開発および J-PARC におけるミューオン g-2/EDM 精密測定実験のためのミューオニウム生成標的の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神田聡太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
• [学会発表] ミュオニウムの超微細構造の精密測定に向けての開発現状 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下村浩一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
• [学会発表] Mu HFS experiment at MLF H-line (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
• [学会発表] Measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: The 23^<rd> International Conference on Atomic Physics
  • 発表場所: Ecole Polytechnique Palaiseau, パレゾー、フランス
• [学会発表] Superconducting Magnet Design for the Hyperfine Structure Measurement of Muonium at the J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木賢一
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2012
  • 発表場所: オレゴンコンベンションセンター、ポートランド、米国
• [学会発表] Measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Atomic Physics (ICAP 2012)
  • 発表場所: Ecole Polytechnique Palaiseau (パレゾー、フランス)
• [学会発表] Measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: 6th International Conference on Fundamental Physics Using Atoms 2012
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
• [学会発表] J-PARC MUSE におけるミュオニウムの超微細構造の精密測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田晃久
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県横浜市）
• [学会発表] Superconducting Magnet Design for the Hyperfine Structure Measurement of Muonium at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木憲一
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2012
  • 発表場所: オレゴンコンベンションセンター（ポートランド、米国）
• [学会発表] Cyrogenic design of a superconducting solenoid for muonium hyperfine structure measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅野未知央
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2012
  • 発表場所: オレゴンコンベンションセンター（ポートランド、米国）
• [学会発表] J-PARC MUSEにおけるミュオニウムの超微細構造の精密測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田晃久
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学（兵庫県西宮市）
• [学会発表] J-PARC MUSEにおけるミュオニウム超微細構造測定に向けたキャビティ製作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学（兵庫県西宮市）
• [学会発表] J-PARC MUSEにおけるミュオニウム超微細構造精密測定用超伝導磁石システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅野未知央
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学（兵庫県西宮市）
• [学会発表] J-PARC MUSE H-line Optimization for the g-2/EDM and MuHFS experiments (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田晃久
  • 学会等名: the 13^<th> International Workshop on Neutrino Factories, Super beams and Beta Beams
  • 発表場所: ジュネーブ大学、ジュネーブ、スイス
• [学会発表] Measurement of muonium hyperfine splitting at J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生
  • 学会等名: 5th International Conference on Fundamental Physics using Atoms
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県岡山市）
• [学会発表] Mu HFS experiment at J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: 下村浩一郎
  • 学会等名: 13th International Workshop on Neutrino Factories, Super beams and Beta beams
  • 発表場所: ジュネーブ大学（スイス）
• [学会発表] Mu HFS experiment at J-PARC: RF cavity design (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田恭幸
  • 学会等名: 13th International Workshop on Neutrino Factories, Super beams and Beta beams
  • 発表場所: ジュネーブ大学（スイス）
• [学会発表] Development of the superconducting solenoid for the MuHFS experiment at J-PARC (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木憲一
  • 学会等名: 13th International Workshop on Neutrino Factories, Super beams and Beta beams
  • 発表場所: ジュネーブ大学（スイス）