反水素原子と反水素イオンによる反物質科学の展開

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19002004
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 数物系科学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2010-2011); 東京大学 (2007-2009)
• 研究代表者: 山崎 泰規 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30114903)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 反物質科学 / 反水素生成・分光 / 反陽子 / 陽電子 / 非中性プラズマ

研究概要

本研究グループの独自開発になるカスプトラップ法を軸に、(1)反陽子磁気モーメントの高精度決定とCPT対称性テスト、および、(2)反水素イオンの生成と反物質-物質間の重力相互作用研究を進める。
(1)のため、冷反水素原子ビームを生成し、超微細遷移を高分解能マイクロ波分光する。反陽子の磁気モーメントをこれまでより数桁高い精度で決定すると共に、反陽子の内部構造に関わるZemach効果についても知見を得る。これにより従来にない精度で物質-反物質間のCPT対称性をテストする。(2)反水素イオンは正に帯電しているため、レーザー冷却されたイオンにより共同冷却することができる。これをレーザー脱離させ、極低温反水素原子として自由落下させることで、反物質(反水素原子)と物質(地球)間の重力相互作用研究を現実のものとする。
なお、本研究の基盤設備である(1)四重極高周波減速器、(2)大容量反陽子蓄積器、(3)反水素生成用カスプトラップ、(4)大容量陽電子蓄積装置は本グループのこれまでの開発研究により整備を終え、稼働状態にある。

研究成果

• [雑誌論文] Antihydrogen formation dynamics in a multipolra neutral anti-atom trap (2010)
  • 著者名/発表者名: G.B.,resen, P.D. Bowe, J.S. Hangst, Y. Yamazaki, 他32名
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 685 ページ: 141-145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization of Helium and Argon by Very Slow Antiproton Impact, H. Knudsen (2008)
  • 著者名/発表者名: H.-P.E. Kristiansen, N. Kuroda, Y. Nagata, H.A. Torii, Y. Yamazaki, H. Imao, 他9名
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101 ページ: 043201(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporally Controlled Modulation of Antihydrogen Production and the Temperature Scaling of Antiproton-Positron Recombination (2008)
  • 著者名/発表者名: M.C. Fujiwara, J.S. Hangst, Y. Yamazaki, 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101 ページ: 053401(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radial Compression of a Non-Neutral Plasmas in a Cusp Trap for Antihydrogen Synthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, A. Mohri, Y. Enomoto, Y. Kanai, Y. Yamazaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. A (Rapid Comm. ) 77 ページ: 051403(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radial compression of antiproton cloud for production of intense antiproton beams (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Kuroda, H.A. Torii, M. Shibata, Y. Nagata, D. Barna, M. Hori, D. Horvath, A. Mohri, J. Eades, K. Komaki, Y. Yamazaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 100 ページ: 203402(1-4)
• [備考] ☆耳をすまし、反物質のささやきを聞く、産経新聞、2009年5月26日
• [備考] ☆『よたよた反陽子』の雲を自在に操作-高効率で大量の反水素生成へ重要な一歩-、日経プレスリリース、2008年5月2日
• [備考] ☆ASACUSA moves towards new antihydrogen experiments」CERN Courier 2008, February, p. 9
• [備考] ☆超高速粒子を止めて、誰も見たことのないものを見る、RIKEN NEWS #319, 2008, 1月号
• [備考] ☆現代物理の常識を揺るがす反物質:「自然のささやき」を聞き真理に迫る、日経ムック
• [備考] ☆Even better mousetraps: First test with new ASACUSA trap show promise for future antihydrogen beam experiments, CERN Bulletin 2007, December
• [備考] アウトリーチ活動:東大駒場オープンキャンパスにて「反物質の世界」理化学研究所一般公開にて「反物質の世界」
• [備考]
  • URL: http://radphys4.c.u-tokyo.ac.jp/asacusa/wiki/
• [備考]
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/research/lab/wako/atomic/index.html