研究課題
本研究の目的は、低速中性子ビームと原子ガスの散乱角分布を精密に測定し、既知の散乱過程による分布からのずれを評価することで、結合の弱い新しい相互作用とその媒介粒子を探索することである。科学研究費・若手 B(平成 25 年度より) の助成による実験の成果を発展させ、基盤的研究として推進していくことを目的とする。本研究期間内においては、フランス・ILL 研究所 (Institut Laue-Langevin) において実験セットアップを組み上げ、ナノメートルスケールにおける新しい相互作用について、現在の世界最高の探索感度より約 1 桁の感度改善を目標とする。また、開発した実験セットアップを ILL 研究所の PF2-VCN の極冷中性子ビームラインにインストールし、系統誤差の抑制と数十ナノメートルスケールにおける新物理の探索の可能性について研究する。本研究期間においては、ILLの物性用冷中性子ビームラインにおいて計測した実験データーを基にして、到達距離を持つような未知短距離についての制限を求めた。解析に使える実験データは、ビームライントラブルのため当初想定していたものよりも少いものではあったが、最もシンプルなモデルである湯川型の未知短距離力に対し探索したところ、1 nm のオーダーにおいて世界最高の探索感度を確認することができた。本到達感度までにおいて、質量に結合するような重力に準ずる新物理の兆候は見えていない。また、素粒子の大統一理論においてレプトン数とバリオン数に混ざりが期待されるが、その影響をひきずったとしたエキゾチックな保存電荷に対する制限をつけることができた。結果は、第14回の Asia-Pacific Physics Conference (APPC19) において報告をた。プロシーディングスとして出版されることが決定している。
1: 当初の計画以上に進展している
予備実験の途中でビームライントラブルがあったが、計測した実験データーを精査したところ、前半途中までのデータの整合性を確認することができため。それらを解析したところ、1 nm 付近の未知短距離力に対して世界最高感度での新しい制限を与えることに成功した。他のエキゾチックなモデルに対して、1 nm のレンジでの制限を初めて行うことに成功した。
本研究の発展として、系統誤差を抑えるためのガス純化装置などをひきつづき開発する。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
巻: 924 ページ: 448-451
https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.07.056
