物質創成の原理を極める超冷却と尖鋭化

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア
• 研究課題/領域番号: 23108005
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岩崎 雅彦 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 主任研究員 (60183745)
• 研究分担者: 中嶋 隆 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (50281639) ; 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, 講師 (60311338) ; 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) ; 和田 智之 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, グループディレクター (90261164) ; 斎藤 徳人 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (90333327)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ミュオニウム生成標的 / パルスVUVレーザー / ミュオニウム再偏極

研究実績の概要

本計画研究では、「超低速ミュオン顕微鏡」の基礎技術を支えると同時に、超冷却と先鋭化によりミュオン顕微鏡の性能をさらに高度化するため、次の開発を行った。
低温ミュオニウム生成標的の開発（河村・三部・岩崎）：シリカエアロゲル表面にマイクロチャンネルを設けた室温高効率ミュオニウム発生標的を用い、ビーム先鋭化とスピン制御などの機能を持つミュオニウム生成標的試験装置を理研RALに設置し、ミュオンビームを用いた装置試験を開始した。しかし、同時に推進しているJ-PARC MLF実験室Uラインの超低速ミュオンビームライン開発がJ-PARC故障等での遅れの影響を受け、いまだ進行中であることから、理研RAL支所での標的試験に必要なレーザーの本格的運転に至っていない。科研費自体は終了するが、予算を別途確保し、さらに研究を進める。
新規レーザーシステム開発（斎藤、和田）：ミュオニウム解離用122nm・100 µJ/pulse級の高安定・高出力パルスレーザーシステム開発を終了し、J-PARCで物性研究を行うためにA01班が準備した高温タングステン標的から発生したミュオニウムに照射し、世界最高強度の超低速ミュオン収量を得ることに成功した。更に、システム全体を最適化することで、物性実験を開始する。このレーザーシステムのために新規に創生した光学結晶の内でレーザー最終段に用いる大型結晶の光学性能を改善することにより、まもなく当初目標のレーザー性能を達成する見込みである。これと並行して、今後も引き続き、理研RALで新ミュオニウム生成標的の性能評価試験に必要なレーザー開発を行う。
ミュオニウム再偏極（中嶋）：新規レーザーの仕様を元にナノ秒パルスによる再偏極化の理論研究を行い、新規ミュオニウム生成標的と組み合わせれば再偏極化が十分実現可能であるとの見込みを得て、試験装置の概念設計を進めた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] TRIUMF/University of Victoria(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: TRIUMF/University of Victoria
• [国際共同研究] Korea University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Korea University
• [雑誌論文] High-Efficiency Generation of Pulsed Lyman-α Radiation by Resonant Laser Wave Mixing in Low Pressure Kr-Ar Mixture (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Saito, Y. Oishi, K. Miyazaki, K. Okamura, J. Nakamura, O. A. Louchev, M. Iwasaki, S. Wada
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 ページ: 7566-7573
  • DOI: 10.1364/OE.24.007566
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laser Spectroscopy of Ground State Hyperfine Splitting Energy of Muonic Hydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Sato, Katsuhiko Ishida, Masahiko Iwasaki, Sohtaro Kanda, Yue Ma, Yasuyuki Matsuda, Teiichiro Matsuzaki, Katsumi Midorikawa, Yu Oishi, Shinji Okada, Norihito Saito, Kazuo Tanaka and Satoshi Wada
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 025005-1~6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.025005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Status of the Muon g-2/EDM Experiment at J-PARC (E34) (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashi Otani, for the E34 collaboration
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 025008-1~6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.025008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Muonium Production from Silica Aerogel with Substructure for the Muon g-2/EDM Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: R.Kitamura, G.Beer, K.Ishida, M.Iwasaki, S.Kanda, H.Kawai, N.Kawamura, W.Lee, S.Lee, G.M.Marshall, Y.Matsuda, T.Mibe, Y.Miyake, S.Nishimura, Y.Oishi, S.Okada, A.Olin, M.Otani, N.Saito, K.Shimomura, P.Strasser, M.Tabata, D.Tomono, K.Ueno, E.Won and J-PARC muon g-2/EDM collaboration,
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 025016-1~6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.025016
  • 査読あり
• [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, H. Iinuma, Y. Ikedo, K. Ishida, M. Iwasaki, R. Kadono, O. Kamigaito. S. Kanda, D. Kawall, N. Kawamura, A. Koda, K. M. Kojima, K. Kubo, Y. Matsuda, T. Mibe, Y. Miyake 他13名 MuP collaboration
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 025018-1~6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.025018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization efficiencies of Doppler-broadened atoms by transform-limited and broadband nanosecond pulses: one-photon resonant two-photon ionization of muoniums (2015)
  • 著者名/発表者名: Rakesh Mohan Das, Souvik Chatterjee, Masahiko Iwasaki, and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 32 ページ: 1237-1244
  • DOI: 10.1364/JOSAB.32.001237
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] パルスライマンα光の高効率発生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石 裕、宮崎 洸治、斉藤 徳人、Oleg Louchev、中村 惇平、三宅 康博、和田 智之、岩崎 雅彦
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演
  • 発表場所: 東京、東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 伝搬パルスによるミュオニウムの光イオン化効率 (2016)
  • 著者名/発表者名: DAS Rakesh Mohan, CHATTERJEE Souvik, 中嶋隆, 岩崎雅彦
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] J-PARCミューオンg-2/EDM実験におけるミューオン加速実現に向けた低速ミューオン源生成実験の結果報告と展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村遼, 深尾祥紀, 石田勝彦, 半澤光平, 河村成肇, BongHo Kim, 近藤恭弘, 三部勉A, 大谷将士, 齊藤直人, 下村浩一郎 他J-PARC muon g-2/EDMコラボレーション
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] J-PARCにおける超低速ミュオンビームラインのコミッショニング状況 (2016)
  • 著者名/発表者名: 足立泰平, 池戸豊, アンバダットパント, 山内一宏, 大石裕, 中村惇平, ストラッサーパトリック, 伊藤孝, 髭本亘, 牧村俊助, 河村成肇, 下村浩一郎, 門野良典, 三宅康博, 鳥養映子
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] J-PARC・MUSE・超低速ミュオン生成用コヒーレント真空紫外光の強度測定状況3 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村惇平, 大石裕, 斎藤徳人, 宮崎洸治, 岡村幸太郎, 足立泰平, 池戸豊, 横山幸司, 牧村俊助, ストラッサーパトリック, 友野大, 髭本亘, 河村成肇, 長友傑, 下村浩一郎, 幸田章宏, 小嶋健児, 伊藤孝, 藤森寛, 和田智之, 門野良典, 三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Hライン：建設と開発の進捗 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河村 成肇、豊田 晃久、中津川 洋平、大谷 将士、三部 勉、三原 智、下村 浩一郎、青木 正治、齊藤 直人、三宅 康博
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台、東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] New measurement of muon g-2/EDM with ultra-cold muon beam (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: Interplay between LHC and Flavor Physics
  • 発表場所: 名古屋市、名古屋大学
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of muon g-2 and EDM with ultra-cold muon beam at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: 12th International Conference on Low Energy Antiproton Physics (LEAP)
  • 発表場所: 金沢歌劇座、金沢
  • 年月日: 2016-03-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-efficient generation of coherent Lyman-α radiation in resonant wave mixing (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Saito
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] Coherent vacuum ultraviolet generation from Krypton gas with injection of coherent 212.55-nm radiation (2016)
  • 著者名/発表者名: J. G. Nakamura
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Lyman-α generation using long focusing geometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oishi
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] Ionization efficiency of muoniums by propagating Lyman-α and 355nm pulses (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakajima
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] Development of ultra-slow muon source based on room temperature muonium production target and its application to muon g-2/EDM measurement (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会
• [学会発表] H line; a Beam line for fundamental physics in J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kawamura
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-06
  • 国際学会
• [学会発表] Tunable 820.65 nm Light Source by Injection-Seeded OPG/OPA in LBO for Muonium Lyman-α Generation (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazaki
  • 学会等名: International USMM & CMSI Workshop: Fronties of Materials and Correlated Electron Science - from Bulk to Thin Films and Interface
  • 発表場所: 東京、東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-01-06
  • 国際学会
• [学会発表] Muon g-2/EDM (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: KEK-TRIUMF Scientific Symposium 2015
  • 発表場所: KEK、つくば
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of muon g-2/EDM with ultra-cold muon beam (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • 発表場所: 和光、理研
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] Ultra-slow muon production with room-temperature thermal-muonium-emitting material (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Okada, P. Bakule, G. Beer, J. Brewer, Y. Fujiwara, K. Ishida, M. Iwasaki, S. Kanda, H. Kawai, N. Kawamura, R. Kitamura, W. Lee, Y. Ma, G. Marshall, Y. Matsuda, T. Mibe, Y. Miyake, S. Nishimura, Y. Oishi, A. Olin, M. Otani, N. Saito, M. Sato, K. Shimomura, P. Strasser 他5名
  • 学会等名: The international workshop on future potential of high intensity proton accelerator for particle and nuclear physics (HINT2015)
  • 発表場所: 茨城県東海村、J-PARC
  • 年月日: 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Development of slow muon source toward muon acceleration (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kitamura
  • 学会等名: The international workshop on future potential of high intensity proton accelerator for particle and nuclear physics (HINT2015)
  • 発表場所: 茨城県東海村、J-PARC
  • 年月日: 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Nd:YGAG for efficient Lyman-α generation (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Wada, T. Ogawa, N. Saito, Y. Urata, Y. Oishi, K. Miyazaki, K. Okamura, M. Iwasaki
  • 学会等名: Advanced Solid State Lasers and Exhibition (ASSL 2015)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-10-08
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of muon g-2 and EDM with ultra-cold muon beam at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: The 10th Circum-Pan-Pacific Spin Symposium on High Energy Spin Physics
  • 発表場所: Institute of Physics, Academia Sinica, Taiwan
  • 年月日: 2015-10-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] J-PARCミューオンg-2/EDM精密測定実験のためのミューオン加速試験に向けた低速ミューオン源の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村遼, 深尾祥紀, 石田勝彦, 半澤光平, 河村成肇, BongHo Kim, 近藤恭弘, 三部勉, 三宅康博, 大谷将士, Patrick Strasser, 齊藤直人, 下村浩一郎A他J-PARC muon g-2/EDMコラボレーション
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市、大阪市立大学
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] J-PARC・MUSE・超低速ミュオン生成用コヒーレント真空紫外光の強度測定状況2 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村惇平, 大石裕, 斎藤徳人, 宮崎洸治, 岡村幸太郎, 足立泰平, 横山幸司, 牧村俊助, 池戸豊, 三宅康博, ストラッサーパトリック, 友野大, 髭本亘, 河村成肇, 長友傑, 下村浩一郎, 和田智之, 幸田章宏, 小嶋健児, 伊藤孝, 藤森寛, 門野良典, 西山樟生
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 吹田、関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Hライン：建設と開発の進捗7 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村 成肇、豊田 晃久、中津川 洋平、大谷 将士、三部 勉、三原 智、下村 浩一郎、青木 正治、齊藤 直人、三宅 康博
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 吹田、関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] クリプトンガスにコヒーレント212.55nm放射を入射した時のコヒーレント真空紫外放射の発生 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 惇平、斎藤 徳人、大石 裕、宮崎 洸治、三宅 康博、和田 智之
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] High-efficient coherent Lyman-α resonance radiation source for ultra slow muon generation (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Saito, Y. Oishi, K. Miyazaki, K. Okamura, O. A. Louchev, M. Iwasaki, S. Wada
  • 学会等名: Advanced Laser Technologies (ALT’15)
  • 発表場所: Faro, Portugal
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of muon g-2 and EDM with Ultra-cold Muon at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mibe
  • 学会等名: SSP2015
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2015-06-11
  • 国際学会
• [学会発表] Muon g-2/EDM at J-PARC: Making an ultra-cold muon beam (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Marshall
  • 学会等名: SSP2015
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2015-06-11
  • 国際学会
• [学会発表] High-efficient coherent Lyman-α resonance radiation in two-photon resonance four-wave mixing (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Saito, Y. Oishi, K. Miyazaki, K. Okamura, M. Iwasaki, S. Wada
  • 学会等名: The 4th Advanced Lasers and Photon Sources Conference (ALPS’15)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会