中性子whispering galleryの精密測定による10ナノメートル領域の未知相互作用探索

• 研究課題/領域番号: 24K07083
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 市川 豪 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, 研究員 (60749985)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2026年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 中性子 / 未知相互作用 / 素粒子実験 / 重力 / 中性子散乱

研究開始時の研究の概要

自然界の4つの基本的相互作用のうちで重力は不自然なほどに弱い。これを説明する理論として余剰次元理論がある。この理論では、重力は近距離では未知の短距離力が加わったように振る舞うため、このような相互作用を探索することで余剰次元理論を検証することが出来る。
低速中性子ビームを凹面鏡に掠るように照射すると、遠心力により鏡面を這うようなwhispering galleryと呼ばれる量子状態を作る。この量子状態では中性子は鏡面からの距離10ナノメートルに存在するため、未知短距離力の探索に適している。さらに、凹面鏡に段差を作り、地面の上を弾むボールのような運動周期を測定することで、高い精度での測定を行う。