2009 Fiscal Year Annual Research Report
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20002003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
早野 龍五 The University of Tokyo, 大学院・理学研究科, 教授 (30126148)
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| Keywords | 反陽子原子 / K中間子原子 / エキゾチック原子 / CERN / J-PARC / レーザー分光 / X線分光 / 基礎物理定数 |
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| Research Abstract |
エキゾチック原子は、反陽子など、電子以外の負電荷の粒子が原子核のまわりを回っている、自然界には存在しない奇妙な原子であり、それらが放出・吸収する光の周波数を精密に測定することで、通常原子の分光では得られない基礎物理定数を精密に決めることができる。
本研究では、(1)反陽子ヘリウム原子と(2)K-中間子ヘリウム原子の2種類のエキゾチック・ヘリウム原子を高精度で分光し、陽子・電子質量比などの基礎物理定数の精度を格段に高めることをめざす。前者の研究はCERN研究所の反陽子減速器施設で、後者の研究はJ-PARC加速器のハドロン実験施設で推進する。
本年度、CERNにおいては反陽子ヘリウム原子レーザー分光でドップラー巾を減少させるための新しい分光手法のうち、二色二光子分光法についてはデータ収集を終えた。これに加えて、新しい試みとして飽和分光法を開発し、この方法が将来的には最も系統誤差を減らせる方法であるとの見通しを得た。ただし、現在のままでは信号強度が微弱であり、標的ヘリウムガスを1.5Kに冷却する必要があることも判明した。また、以前の測定では理論値と実験値の間に数十ppbの違いが見られた反陽子ヘリウム3原子を新しく改良したチタン・サファイアレーザーで分光し、理論値と実験値は数ppbの実験誤差範囲で一致することが示された。
一方J-PARCにおいては、K1.8BRというK中間子ビームラインの整備を進め、ビーム中のK中間子とπ中間子の分離、K中間子の収量などを最適化した。これと並行してX線測定用のシリコン・ドリフト検出器およびヘリウム3標的の調整も進めた。これらにより、加速器の陽子ビーム強度が上がれば、本番実験が行える見通しを得た。
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