超低速パルス状反陽子による物理

1998 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 09044061
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 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: HOLTZSCHEITE エム ロスアラモス国立研究所, 上級研究員 ; HORVATH D. RMKI原子核研究所, 上級研究員 ; EADES J. 欧州原子核研究機構, 上級研究員 ; KORENMAN G.Y モスクワ大学, 原子核研究所, 上級研究員 ; 山崎 泰規 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114903) ; EADES John CERN,Senior Scientist ; HOLZSCHEITER Michael Los Alamos National Laboratory, Senior Scientist
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• キーワード: 反陽子 / 反陽子ヘリウム原子 / エキゾティック原子 / Protonium / レーザー分光 / 原子衝突過程 / 反水素原子 / CERN

研究概要

本研究では、1999年よりCERN研究所で稼働を開始する低速パルス反陽子源、AD(Antiproton Decelerator)を用いた研究に向けて、実験・理論両面から低速反陽子物理の検討を行った。ADにおける研究は、我々がこれまでCERNの低速反陽子蓄積リングLEARで行ってきた反陽子ヘリウム原子分光などの成果を更に発展させるとともに、protonium(反陽子・陽子原子)や反水素などの新たな系への展開も目指すものである。2年間の成果は以下の通り。
1. CERNに対し、ADを用いた反陽子の原子衝突過程と反陽子原子分光の実験(Atomic Spectroscopy and Collisions usilg Slow Antiprotons:ASACUSA)を提案し、認められた。
2. ADの5MeVのビームを更に数十keVに減速するためのRFQ線形減速器の基本設計をCERNと共同で行った。
3. 反陽子ヘリウムのレーザー共鳴実験結果と、最近の精密な三体量子計算結果との比較から、反陽子の電荷および質量を、従来の精度である50ppmから0.5ppmへと2桁高めることに成功した。また、共鳴線の密度シフトと幅の変化に関する理論研究を進めた結果、シフト・巾の双方について、定量的な理解に達した。
4. Protoniumの生成とレーザー分光手法の開拓を行った。Protoniumは2体系であるので、反陽子ヘリウム原子と異なり三体量子計算の助けなしに反陽子質量等を精密に決めることか可能である。線形減速器(RFQ)と反陽子トラップを用いて30eVにまで減速した反陽子を水素原子標的に衝突させてprotoniumを真空中に生成し、そのレーザー分光を行うことで、10^9の精度で反陽子質量の決定が可能となる。

研究成果

• [文献書誌] H.A.Torii, et al.: "Laser Measurements of the density shifts of resonance lines in antiprotonic helium atoms and stringent constraint on the astiproton" Physical Review. A59. 223-229 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Azuma et al.: "Atomic Spectroscopy and collisions using slow antiprotons" CERN/SPSC. 97-17. 1-70 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J.Bosser et al.: "Feasibility study of a decelerating radio frequency quadrupole system for the antiproton decelerator AD" CERN PS/HP Note. 97-36. 1-39 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] D.Horvath: "ASACUSA : Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons" EXAT98 proceedings. 印刷中. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] G.Ya Korenman: "Effects of collisions on antiprotonic helium" 宇宙研・宇宙空間原子分子過程研究会レポ-ト. 印刷中. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] R.S.Hayano: "Laser spectroscopy of Protonium" Proceedings of LEAP98. 印刷中. (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.A.Torii, et al.: "Laser Measurements of the density shifts of resonance lines in antiprotonic helium atoms and stringent constraint on the antiproton charge and mass" Physical Review. A59. 223-229 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Azuma et al.: "Atomic Spectroscopy and Collisions Using Slow Antiprotons" CERN/SPSC. 97-17. 1-70 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J.Bosser et al.: "Feasibility study of a decelerating radio frequency quadrupole system for the antiproton decelerator AD." CERN PS/HP Note. 97-36. 1-39 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] D.Horvath: "ASACUSA : Atomic Spectroscopy and Collisions using Slow Antiprotons." Invited talk at EXAT98, to appear in the proceedings. in print.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] G.Ya Korenman: "Effects of collisions on antiprotonic helium" Invited talk at ISAS workshop on "Atomic and Molecular Processes involving exotic particles". proceedings in print.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.S.Hayano: "Laser Spectroscopy of protonium" Invited talk at LEAP98. proceedings in print.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より