長寿命励起原子によるニュートリノ質量の基礎研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19204028
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 吉村 太彦 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (70108447)
• 研究分担者: 中野 逸夫 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (90133024) ; 福見 敦 岡山大学, 理学部, 助教 (40426656) ; 中嶋 享 岡山大学, 理学部, 特別契約職員助教 (80400240)
• 研究協力者: 川口 建太郎 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 ; 久保園 芳博 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 ; 佐藤 晴一 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 博士1年 ; 大饗 千彰 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 修士2年 ; 内音 坊僚平 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 修士1年 ; 山口 琢也 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 修士1年 ; 笹尾 登 京都大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 ; 南條 創 京都大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 ; 百瀬 孝昌 ブリッティシュコロンビア大学, 化学科, 教授 ; 若林 知成 近畿大学, 理工学部, 准教授
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: ニュートリノ / マヨラナ粒子 / 超放射 / レプトン数非保存 / 宇宙のバリオン数 / 光ソリトン / マックスウェル・ブロッホ方程式

研究概要

未知の混合角とすべてのニュートリノ質量値を決定する、原子を利用した、新たなニュートリ ノ質量分光の実験手法を確立するために、実験原理の理論研究と基礎的な開発実験研究を行っ た。輻射を伴うニュートリノ対生成プロセスを増幅して大きなレートをえるために、固体マト リックス等に埋め込んだ標的原子集団をアヴォガドロ数程度作成して、準安定状態にレーザー 励起し、下位へのレベル間隔の半分に相当するパルスレーザートリガーにより、コヒーランス を成長させる。この重要課題に対して、(1)マックスウェル・ブロッホ方程式を該当する3準 位ラムダ型レベル系に適用した基礎方程式を導き、トリガーによる光ソリトン形成が巨大な増 幅を起こし得ることを見いだした。(2)パラ水素分子結晶中にXe を単体で埋め込むことに成 功した。(3)アルカリ原子気体をセル中に封じ込めて、通常の1光子超放射現象の観測に成功 した。(4)ニュートリノ質量分光に対してマーカー的役割を果たす2光子超放射に最適な原子 である、バリウム原子のD-準安定状態を、気体セル中で生成することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 素粒子物理学変革期の南部先生 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村太彦
  • 雑誌名: 日本物理学会誌特別企画 64 ページ: 76-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photonic soliton and its relevance to radiative neutrino pair emission (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura and N. Sasao
  • 雑誌名: 0901 ページ: 2769
• [雑誌論文] Towards CP-even Neutrino Beam (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fukumi, H. Nanjo, I. Nakano, N. Sasao, S. Sato, and M. Yoshimura
  • 雑誌名: J.Phsy.Soc.Jpn 78 ページ: 013201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macro-coherent two photon and radiative neutrino pair emission (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura, C.Ohae, A.Fukumi, et.al.
  • 雑誌名: 805 ページ: 1970
• [雑誌論文] Neutrino Spectroscopy using Atoms (SPAN) (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 雑誌名: Proceedings of 4th NO-VE International Workshop
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Cosmological Asymmetry-(B-L)-genesis- (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Phys.Soc. Japan 76 ページ: 111018
  • 査読あり
• [学会発表] ニュートリノ質量分光への道 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会シンポジウム"原子を利用 した基礎物理学の進展"
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] CP対称性の破れと物質反物 質非対称性の問題、発展と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村太彦
  • 学会等名: 特別企画シンポジウム"小林誠氏・益川敏英氏ノーベル物理学賞受賞記念"招待講演
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(IV)-気体標的からの超放射研究- (2009)
  • 著者名/発表者名: 大饗千彰ら
  • 学会等名: 日本物理学会素粒子物理分科会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(V)-固体マトリックス標的の量子干渉性の研究- (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野逸夫ら
  • 学会等名: 日本物理学会素粒子物理分科会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Coherent target effects for atomic neutrino mass spectroscopy and detection of relic neutrino (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 学会等名: Workshop on New Instruments in Neutrino Relics and Mass
  • 発表場所: CERN
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(I) -二光子および一光子+ニュートリノ対放射の理論- (2008)
  • 著者名/発表者名: 笹尾登ら
  • 学会等名: 日本物理学会素粒子物理分科会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(III)-コヒーラント標的の基礎研究- (2008)
  • 著者名/発表者名: 福見敦ら
  • 学会等名: 日本物理学会素粒子物理分科会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(II)-気体セルを用いた超放射の基礎研究- (2008)
  • 著者名/発表者名: 南條創ら
  • 学会等名: 日本物理学会素粒子物理分科会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] Neutrino Spectroscopy using Atoms(SPAN) (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshimura
  • 学会等名: NO-VEInternational Workshop
  • 発表場所: Venice
  • 年月日: 2008-04-15
• [学会発表] 原子を利用したニュートリノ対生成の基礎研究III-赤外・マイクロ波分光の利用- (2008)
  • 著者名/発表者名: 中嶋享ら
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Majorana Neutrino Spectroscopy and Measuring Relic Neutrino (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 学会等名: LAUNCH
  • 発表場所: Heidelberg
  • 年月日: 2007-03-22
• [学会発表] Towards ν spectroscopy and measuring relicν (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshimura
  • 学会等名: Search for Baryon and Lepton Number Violation
  • 発表場所: Berkeley
  • 年月日: 2007-02-22
• [備考]
  • URL: http://fphy.hep.okayama-u.ac.jp/centerqu/majolennon/index.html
• [備考] 読売新聞"反物質消滅 最大の謎"2009/4/7科学欄記事
• [備考] 山陽新聞"宇宙誕生の謎解明を"2008/10/26
• [備考] 朝日新聞"物質宇宙の創成に迫る"2008/1/14探求人欄記事
• [備考] 吉村太彦2008年ノーベル物理学賞、2008/12/19、岡山大学仁科祭講演
• [備考] 朝日放送(大阪)放映番組出演南部陽一郎先生の思いで、2008/10/16, 17:00~