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2016 年度 実施状況報告書

結晶回折を用いた中性子電気双極子能率の探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K13804
研究機関名古屋大学

研究代表者

北口 雅暁  名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (90397571)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード中性子 / 対称性 / 結晶
研究実績の概要

中性子電気双極子能率(EDM)の探索は、素粒子標準模型を超える物理の検証に重要な役割を果たす。結晶内に存在する電場と熱中性子ビームを用いたEDM探索は超冷中性子を蓄積する方法と同程度の感度を持ち、異なる系統誤差を持つ検証実験として重要である。測定には非中心対称性結晶の内部に潜在的に存在する電場を利用するため、電場の大きな結晶を選定し、実際にその大きさを測定する必要がある。
本年は、結晶内電場測定手法の基礎である、ペンデル干渉の測定を行った。ペンデル干渉は単結晶の動力学的回折の結果、試料の厚さに応じて波動の透過強度が振動する現象で、その周期は結晶構造を反映している。これは回折する波長に依存するので、J-PARCパルス中性子ビームを用いると、結晶の格子定数に対応した波長の中性子に対してペンデル干渉が観測されることになる。J-PARCにおいて偏極中性子ビームが得られるビームライン17において実験セットアップを構築し、ペンデル縞観測を試みた結果、シリコン単結晶を用いて、コントラストが低いがペンデル縞の兆候を見ることができた。現在コントラスト向上のための装置改良を検討している。
また、内部電場測定用のセットアップを構築し、非中心対称性結晶であるBGO単結晶を用いて実際に測定を試みた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

パルス中性子ビームを用いた動力学的回折現象の観測に挑戦し、その端緒を得た。コントラストが低く明確ではないが、ペンデル干渉の干渉縞が見えつつある。またEDM測定にむけた、結晶内電場測定も開始した。

今後の研究の推進方策

光学系の確認や調整・最適化によって、ペンデル干渉縞のコントラストを向上させる。J-PARCは今年度秋以降には中性子ビームを増強させる予定になっているので、効率よく測定できる。また、現在われわれが利用しているJ-PARCのビームラインにはビーム透過位置に検出器が1台しかない。結晶によって回折したビームを測定できる位置に追加の検出器を配置し、バックグラウンドの少ないデータを取得することができる。本年は結晶内電場の測定のための実験セットアップを完成させる。
またペンデル縞の測定条件などについては、米国との共同研究を開始する予定である。
最終的には偏極中性子を用いたペンデル干渉の観測により、結晶内電場の測定を行う。さらに磁場計算と組み合わせることでEDMの探索を議論する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 中性子EDM測定のためのBi12GeO20結晶内電場の測定(II)2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤茂康
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 結晶回折法を用いた中性子EDM探索実験の設計2017

    • 著者名/発表者名
      中路雅也
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Search for unknown interaction with neutrons2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Kitaguchi
    • 学会等名
      The 3rd KMI International Symposium (KMI2017)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-01-05 – 2017-01-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子EDM測定のためのBi12GeO20結晶内電場の測定2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤茂康
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 結晶内電場を利用した中性子EDM探索に用いる結晶、実験体系の可能性2016

    • 著者名/発表者名
      中路雅也
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24

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公開日: 2018-01-16  

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