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超冷中性子の重力による量子効果を用いた等価原理の検証と未知短距離力の探索

研究課題

研究課題/領域番号 24340045
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
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

駒宮 幸男  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80126060)

連携研究者 神谷 好郎  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (90434323)
山村 和也  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60240074)
佐貫 智行  東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (70323491)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード超冷中性子 / CCD / 量子束縛状態 / 未知短距離力
研究成果の概要

超冷中性子の地球の重力場による量子束縛状態を1μm以下の精度で測り量子力学の予言と一致する世界初の結果をPhys.Rev. Let. に発表した。これを踏まえ、Xeガスと冷中性子の散乱の角度分布から未知短距離相互作用の探索を行い、0.04nm~4nmの距離範囲で、理論に世界一の厳しい制限をつけ、Phys. Rev.Let.に発表した。さらに、量子力学のもとで等価原理を0.1%程度で検証するため、超冷中性子の重力束縛状態に対して中性子チョッパーで初期状態を与え、速度の違いによる時間発展を中性子検出器を用いて測り、量子束縛状態の時間発展を観測する新たな実験手法を考案した。

報告書

(5件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] Laue Langevin Institute(ILL)(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Laue Langevin Institute(ILL)(フランス)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of the Spatial Distribution of Gravitationally Bound States of Ultracold Neutrons and Its Derivation Using the Wigner Function2014

    • 著者名/発表者名
      G. Ichikawa and S. Komamiya, Y. Kamiya et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 112 号: 7 ページ: 071101-071101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.071101

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the Spatial Distribution of Gravitationally Bound Quantum States of Ultracold Neutrons and Its Derivation2013

    • 著者名/発表者名
      Go Ichikawa, Sachio Komamiya et al
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 112 ページ: 71101-71101

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of the Spatial Distribution of Gravitationally Bound States of Ultracold Neutrons and Its Derivation Using the Wigner Function2015

    • 著者名/発表者名
      S. Komamiya
    • 学会等名
      PSI Physics Seminar
    • 発表場所
      Zurich (Switzerland)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超冷中性子を用いた新物理探索のための実験システムの開発2015

    • 著者名/発表者名
      内田 健太
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超冷中性子を用いた重力場による量子状態観測実験と中性子用ピクセル検出器の最適化2014

    • 著者名/発表者名
      荻野 真由子
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 重力に束縛された超冷中性子の量子状態の観測およびそれを用いた未知短距離力の探索2013

    • 著者名/発表者名
      市川豪
    • 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
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Observation of the Spatial Distribution of Gravitationally Bound Quantum States of Ultracold Neutrons with Submicron Spatial Resolution2013

    • 著者名/発表者名
      Go Ichikawa, Sachio Komamiya et al
    • 学会等名
      the 12th Asian Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      幕張メッセ 千葉
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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