大強度パルスミュオンビームで可能となるミュオニウム超微細構造の精密分光

• 研究課題/領域番号: 26247046
• 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: 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: 下村 浩一郎 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, 准教授 (60242103)
• 連携研究者: 松田 恭幸 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (70321817) ; 鳥居 寛之 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (20302838) ; 佐々木 賢一 大学共同利用機関法人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) ; 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) ; 豊田 晃久 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, 助教 (20373186) ; 河村 成肇 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, 特別准教授 (60311338)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円); 2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2015年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2014年度: 28,210千円 (直接経費: 21,700千円、間接経費: 6,510千円)
• キーワード: ミュオン / ミュオニウム / 超微細構造 / 精密磁場 / 素粒子実験 / 量子電磁力学 / 質量 / ｇ－２

研究成果の概要

本研究では、最も単純な２体束縛系であるミュオニウムのミュオニウムの超微細構造定数および、次世代のミュオンg-2測定に必須のミュオンの磁気モーメント（あるいはミュオンの質量）を約一ケタ高い精度で決定する。この結果を利用して標準理論（主に束縛系ＱＥＤ）の精密検証をおこない、合わせて、様々な実験・理論モデルとの突合せをおこなうことでミュオニック水素のラムシフトの異常を説明するために提唱された新粒子の探索、あるいはローレンツ対称性の破れの探索などを行う。2016年度には、世界で初となるパルスミュオンを用いた、ミュオニウムの共鳴測定に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Unversity of Massachusetts(U.S.A)
• [国際共同研究] University of Massachusetts(U.S.A)
• [雑誌論文] New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ueno他39名（M. Iwasaki, R. Kadono, Y. Miyake, E. Torikai）
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: 238 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1381-7
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] High-precision microwave spectroscopy of muonium for determination of muonic magnetic moment (2016)
  • 著者名/発表者名: H.A. Torii, K.Shimomura et.al
  • 雑誌名: Int. J. of Mod. Phys.: Conf. Ser. 巻: 40
  • DOI: 10.1142/s2010194516600764
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Muonium in J-PARC; from fundamental to application (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Shimomura
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 233 ページ: 89-95
  • DOI: 10.1007/s10751-015-1159-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precision Measurement of Muonium Hyperfine Splitting at J-PARC and Integrated Detector System for High-Intensity Pulsed Muon Beam Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Kanda et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.025006
  • 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Precise Measurement of Muonium HFS at J-PARC MUSE (2015)
  • 著者名/発表者名: H. A. Torii, M. Aoki, Y. Fukao, Y. Higashi, T. Higuchi, et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.025018
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] H line; a beam line for fundamental physics study (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kawamura, A. Toyoda, M. Aoki, K. Shimomura, T. Mibe, Y. Nakatsugawa, M. Otani, N. Saito, and Y. Miyake
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 551 ページ: 012062-012062
  • DOI: 10.1088/1742-6596/551/1/012062
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [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
• [学会発表] Precise Measurement of Muonium HFS at J-PARC MUSE (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Ueno
  • 学会等名: 22nd International Spin Symposium
  • 発表場所: Urbana-Champaign,(USA)
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Present status of Mu HFS Measurement in J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Shimomura
  • 学会等名: 7th Meeting on CPT and Lorentz symmetry
  • 発表場所: Bloomington,(U.S.A)
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Muonium Hyperfine Structure Measurement at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Shimomura
  • 学会等名: IUCSS Workshop on Signals for Nonminimal Lorentz and CPT Violation
  • 発表場所: Indiana University, Bloomington U.S.A
  • 年月日: 2015-06-19
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Muonium in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Sｈimomura
  • 学会等名: EXA2014
  • 発表場所: オーストリア ウイーン
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
  • 招待講演