異常長寿命ハドロン原子の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06044045
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 早野 龍五 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (30126148)
• 研究分担者: KIENLE P. ミュンヘン工科大学, 物理, 教授 ; GABRIELS G. ハーバード大学, 物理, 教授 ; EADES J. 欧州原子核研究機構, 上級研究員 ; 鳥居 寛之 東京大学, 大学院・理学系研究科・日本学術振興会, 特別 ; 山崎 敏光 東京大学, 名誉教授 (80011500) ; 岩崎 雅彦 東京工業大学, 理学部, 助教授 (60183745) ; 田村 裕和 東北大学, 理学部, 助教授 (10192642) ; 石川 隆 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60176162) ; 山崎 泰規 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114903) ; 森田 紀夫 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (30134654) ; 伊藤 泰男 東京大学, 原子力研究総合センター, 助教授 (40011150)
• キーワード: エキゾティック原子 / 反陽子 / 反物質 / レーザー分光 / CERN / LEAR / π中間子原子

研究概要

1.反陽子ヘリウム原子のエネルギー準位について、理論研究者と共同研究を進めた結果、実験値と理論値と数ppm以下の精度で一致するに至った。これによって、反陽子ヘリウム原子の構造については、ほぼ完全に理解できた。
2.反陽子ヘリウム原子の準安定状態の寿命が、微量の水素分子との衝突により短くなる現象を、レーザー共鳴を用いたタギング法により微視的に解明した。
3.上記の結果を応用し、準安定状態間の新しいレーザー共鳴を6本見つけることに成功した。
4.反陽子ヘリウム原子のレーザー分光装置の高分解能化を行ない、(37,35)->(38,34)遷移を高分解能で観測した結果、反陽子の軌道磁気モーメントと電子スピンの相互作用による新しい超微細構造を発見した。
5.上記を更に一歩進め、レーザーとマイクロ波の3重共鳴法によって反陽子ヘリウム原子の超微細構造の高精度測定をめざした開発を行なった。
6.鉛208原子核に重陽子を照射しヘリウム3を検出する手法により、鉛207原子核を周回する2p軌道にπ中間子が束縛された状態を生成し、その束縛エネルギーを測定することに成功した。π中間子原子のこのような深い束縛状態の生成・観測に成功したのは、これが初めてである。今後この手法により、原子核とπ中間子の相互作用解明に貴重なデータが収集できると期待している。

研究成果

• [文献書誌] N.Morita et al.: "First Observation of Laser-Induced Resonant Annihilation in Metastable Antiprotonic Helium Atoms" Physical Review Letters. 72. 1180-1183 (1994)
• [文献書誌] R.S.Hayano et al.: "Laser Studies of the Decay Chain of Metastable Antiprotonic Helium Atoms" Physical Review Letters. 73. 1485-1488 (1994)
• [文献書誌] W.Muller et al.: "Online monitoring of charged-particle beams using a CCD camera with image intensifier" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A349. 307-309 (1994)
• [文献書誌] F.E.Maas et al.: "Leaser-Induced Resonant Transition at 470.724 nm in the v=n-1-1=2 cascade of metastable antiprotonic helium atoms" Physical Review. A52. 4266-4269 (1995)
• [文献書誌] A.Niestroj et al.: "Analog Measurement of Delayed Antiproton Annihilation Time Spectra in a High Intensity Pulsed Antiproton Beam" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A373. 411-418 (1996)
• [文献書誌] H.A.Torii et al.: "Laser Induced Resonant Transitions in The V=N-L-1=2 and 3 Metastable Cascades of Anti-Protonic He-3 Atoms." Physical Review. A53. 1931-1934 (1996)
• [文献書誌] B.Ketzer et al.: "Isotope Effects on Delayed Annihilation Time Spectra of Anti-Protonic Helium Atoms in Low Temperature Gas." Phy.Rev.A53. 2108-2117 (1996)
• [文献書誌] T.Yamazaki et al.: "Discovery of deeply bound π states in the ^<208>Pb (d,^3He) reaction." Zeitshrift fur Physik. A355. 219-221 (1996)
• [文献書誌] R.S.Hayano et al.: "Observation of Double Resonant Laser Induced Transitions in the v=n-1-1=2 Metastable Cascade of Antiprotonic ^4He Atoms." Phys.Rev.A55. 1-4 (1997)
• [文献書誌] T.Yamazaki et al.: "Laser resonance studies of the interactions of metastable antiprotonic helium atomcules pbar-^4He^+ with surrounding H_2 molecules." Chem.Phys.Lett.265. 137-144 (1997)