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本研究は、これまで詳細に検証されていない重力場による量子効果を、超冷中性子の重力束縛状態を用いて詳細に測定することを目的としている。量子論による考察では、重力ポテンシャルにより束縛された超冷中性子は重力鉛直方向に10μmのスケールで離散的な存在分布を示すことが期待される。それを精度良く求めることで量子効果の検証とする。
本研究課題で主要な開発用の一つに中性子感応型CCD検出器がある。これまでに、原子力開発機構にある研究用原子炉から供給された冷中性子ビームと、さらには、フランスのILL研究所において得られる超冷中性子ビーム/極冷中性子ビームを用い、検出効率・空間分解能など基本性能の測定を行った。結果は、検出効率が40%、空間分解能は3ミクロンで、目的とする重力場による量子効果の測定実験に十分耐え得るものである事が確認された。これらの結果は学術論文や学会などで発表した。2010年度にはILLに、中性子導管や、実験チェンバー、防振架台など機器一式を送りビームラインヘインストールし、初期の実験を行なった。重力場による量子効果の明確な観測結果を出すには至らなかったが、新しい近接相互作用の探索を行ない理論に新たな制限をつけた。今回の実験で実験装置の改良点が明確となり、次の実験では重力場による量子効果を明確に観測する目処がたった。
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