重い負電荷粒子スタウを含む新奇な原子・分子系の開拓

• 研究課題/領域番号: 25400416
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 木野 康志 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00272005)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: エキゾチック原子・分子 / 少数多体系 / 原子衝突 / ビッグバン元素合成 / 小数多体系 / 超対称性粒子 / エキゾチック原子分子 / 陽電子

研究成果の概要

陽子よりも遥かに重い質量をもつ負電荷粒子（未知粒子であるため、以降X粒子とする）が超対称性理論により予言されている。このX粒子が電子と置きかわり、エキゾチック原子・分子を形成すると、通常の原子・分子にはない特異な性質を示すことが予想される。X粒子はビッグバン直後に生成したと考えられ、X粒子原子衝突にともなう原子核反応がが、直後に起こるビッグバン元素合成反応に関与した可能性が議論されている。特に、リチウム同位体の存在度が観測値と理論値で大きく異なるリチウム問題の解決策となることが期待されている。本研究では、X粒子原子衝突を量子力学的散乱問題として厳密に計算し、X粒子の性質を検討した。

研究成果

• [雑誌論文] 「陽電子が拓く物質の科学」 第2回 陽電子・原子間相互作用と陽電子原子 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木野康志、山下琢磨
  • 雑誌名: しょうとつ 巻: 13 ページ: 37-46
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three-body calculation of exotic molecules with negatively charged massive particle (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. KIno
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 7 ページ: 072089-072089
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/7/072089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relativistic effects in positronic alkali atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, Y. Kino
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 5 ページ: 052086-052086
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/5/052086
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ps slowing down process below the Ps break-up energy in Ar gas (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sano, Y. Kino, T. Oka, T. Sekine
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 5 ページ: 052088-052088
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/5/052088
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-precision calculation of loosely bound states of LiPs+ and NaPs+ (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, Y. Kino
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 618 ページ: 012009-012009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/618/1/012009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Kinetic energy of Ps formed by Ore mechanism in Ar gas (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sano, Y. Kino, T. Oka, T. Sekine
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 618 ページ: 012010-012010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/618/1/012010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 相対論効果を含む陽電子アルカリ原子の弱束縛状態の高精度計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下琢磨、木野康志
  • 雑誌名: 陽電子科学 巻: 6 ページ: 35-44
  • NAID: 40020745630
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 対消滅、反物質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木野康志
  • 雑誌名: 放射化学の事典 巻: 1 ページ: 47-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] エキゾチックアトム (2015)
  • 著者名/発表者名: 木野康志
  • 雑誌名: 放射化学の事典 巻: 1 ページ: 146-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revised Big Bang Nucleosynthesis with Long-lived, Negatively Charged Massive Particles: Updated Recombination Rates, Primordial 9Be Nucleosynthesis, and Impact of New 6Li Limits (2014)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Kusakabe, KS Kim, Myung-Ki Cheoun, Toshitaka Kajino, Yasushi Kino, Grant J. Mathews
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 214 号: 1 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1088/0067-0049/214/1/5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New effects of a long-lived negatively charged massive particle on big bang nucleosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Kusakabe, KS Kim, Myung-Ki Cheoun, Toshitaka Kajino, Yasushi Kino, Grant J. Mathews
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1594 ページ: 29-34
  • DOI: 10.1063/1.4874040
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of Relativistic Effects on Loosely Bound States of Positronic Alkali Atoms (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamashita, Ayumi Irisawa, and Yasushi Kino
  • 雑誌名: JJAP Conference proceedings 巻: 011005 (6 pp) ページ: 011004-011004
  • DOI: 10.7567/jjapcp.2.011004
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 7Be charge exchange between 7Be3+ ion and exotic long-lived negatively charged massive particle in big bang nucleosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kusakabe, K.S. Kim, M.K. Cheoun, T. Kajino, Y. Kino
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88
  • 査読あり
• [学会発表] Energy levels and structures of exotic molecules with negatively charged particles (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kino
  • 学会等名: 12th International Conference on Low Energy Antiproton Physics
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High precision calculation of exotic atom/molecule including massive negatively charged particle (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. KIno
  • 学会等名: RIKEN Symposium, Frontier of the Muon Science Applications
  • 発表場所: Wako, Japan
  • 年月日: 2016-02-16
  • 国際学会
• [学会発表] Three-body calculation of exotic molecules with negatively charged massive particle (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kino
  • 学会等名: International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: Toledo, Spain
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Optical model for the positronium formation cross section in positron helium and neon scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kino, T. Yamashita
  • 学会等名: International workshop on low-energy positron and positronoium physics
  • 発表場所: Lisboa, Portugal
  • 年月日: 2015-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] 陽電子アルカリ原子の共鳴状態の計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下琢磨，木野康志
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] ポジトロニウムを含む三体系の構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下琢磨，木野康志
  • 学会等名: 陽電子科学とその理工学への応用専門研究会
  • 発表場所: 大阪府泉南郡熊取町
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-01
• [学会発表] High-precision calculation of loosely bound states of LiPs+ and NaPs+ (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamashita and Yasushi Kino
  • 学会等名: 11th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry
  • 発表場所: Goa, India
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-14
• [学会発表] Charge exchange collision between 7Be3+ ion and an exotic long-lived negatively charged massive particle in big bang nucleosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Kusakabe, KS Kim, Myung-Ki Cheoun, Toshitaka Kajino, Yasushi Kino, Grant J. Mathews
  • 学会等名: 11th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-10
• [学会発表] High-precision calculation of positron alkali atoms (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamashita and Yasushi Kino
  • 学会等名: 11th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-10
• [学会発表] Big bang nucleosynthesis with a long-lived negatively charged massive particle (2014)
  • 著者名/発表者名: Motohiko Kusakabe, KS Kim, Myung-Ki Cheoun, Toshitaka Kajino, Yasushi Kino, Grant J. Mathews
  • 学会等名: 39th Annual meeting of Atomic Collision Society of Japan
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-04 – 2014-10-06
• [学会発表] The Breit-Pauli interactions on loosely bound states of LiPs+ and NaPs+ (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamashita and Yasushi Kino
  • 学会等名: 39th Annual meeting of Atomic Collision Society of Japan
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-04 – 2014-10-06
• [学会発表] 陽電子アルカリ原子弱束縛状態の高精度計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下琢磨，木野康志
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Psの基礎 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木野康志
  • 学会等名: 第７回陽電子科学研究交流会
  • 発表場所: 千葉県南房総市
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] 陽電子原子の弱結合状態の計算
  • 著者名/発表者名: 木野康志
  • 学会等名: 陽電子科学東北ワークショップ
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] 陽電子アルカリ金属原子の相対論補正
  • 著者名/発表者名: 木野康志、山下琢磨
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Relativistic collection on positronic alkali metal atoms
  • 著者名/発表者名: Y. Kino, T. Yamashita
  • 学会等名: The XVII International Workshop on Low-Energy Positron and Positronium Physics and the XVIII International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms
  • 発表場所: 金沢市文化ホール