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2012 Fiscal Year Annual Research Report

エキゾチック原子の分光による基礎物理量の精密測定

Research Project

Project/Area Number 20002003
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

早野 龍五  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30126148)

Project Period (FY) 2008-06-04 – 2013-03-31
Keywords基礎物理定数 / CERN研究所 / 反陽子 / レーザー分光 / K中間子原子
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量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している。
本年度、CERNにおける反陽子ヘリウム4原子および反陽子ヘリウム3原子の分光については、ヘリウムガス標的温度を1.5Kまで冷却することで、ドップラー効果による単光子共鳴線幅を従来の1/10に減らした測定を完了した。これにより、反陽子・電子質量比の相対精度が、陽子・電子質量比に匹敵する0.5ppb(20億分の1)程度にまで向上したと見込んでいるが、最終的な結果の取りまとめには今後約1年を要する。
一方、K中間子原子については、イタリアの電子陽電子衝突型加速器DAΦNEにおいて、Φ中間子崩壊で生じる低速K中間子を低圧の水素ガスやヘリウムガスに止め、K中間子原子の脱励起X線をシリコンドリフト検出器(SDD)で測定したデータの最終的な解析が完了し、結果を複数の論文として公表した。その結果、1) K中間子水素原子の基底状態の強い相互作用シフトと幅が、最新の理論と良く一致すること、2) K中間子ヘリウム3原子の2p準位のシフトと幅はどちらも小さく、大多数の理論予想の範囲内であることが示された。
また、その他、π中間子原子や、エータプライム(η’)中間子原子などのエキゾチック原子についても、関連した研究を行い、成果を発表した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Weighing the antiproton2013

    • Author(s)
      R.S. Hayano
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 215 Pages: 9-14

    • DOI

      10.1007/s10751-013-0784-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deeply bound pionic states in heavy nuclei2012

    • Author(s)
      T. Yamazaki
    • Journal Title

      Physics Reports

      Volume: 514 Pages: 1-87

    • DOI

      10.1016/j.physrep.2012.01.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Kaonic hydrogen X-ray measurement in SIDDHARTA2012

    • Author(s)
      M. Bazzi
    • Journal Title

      Nuclear Physics A

      Volume: 881 Pages: 88-97

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2011.12.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a liquid 3He target for experimental studies of antikaon-nucleon interaction at J-PARC2012

    • Author(s)
      M. Iio
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods A

      Volume: 687 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.nima.2012.05.080

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurements of the strong-interaction widths of the kaonic 3He and 4He 2p levels2012

    • Author(s)
      M. Bazzi
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 714 Pages: 40-43

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2012.06.071

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First experimental detection of antiproton in-flight annihilation on nuclei at ~130 keV2012

    • Author(s)
      H. Aghai-Khozani
    • Journal Title

      The European Physical Journal Plus

      Volume: 127:125 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1140/epjp/i2012-12125-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Further evidence for low-energy protonium production in vacuum2012

    • Author(s)
      E.L. Rizzini
    • Journal Title

      The European Physical Journal Plus

      Volume: 127:124 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1140/epjp/i2012-12124-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 20 years of antiprotonic helium2012

    • Author(s)
      R.S. Hayano
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 209 Pages: 9-14

    • DOI

      10.1007/s10751-011-0527-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Beam profile monitor for annihilation cross section measurements of antiprotons at 100 keV2012

    • Author(s)
      K. Todoroki
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 213 Pages: 199-204

    • DOI

      10.1007/s10751-011-0464-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hadronic atoms2012

    • Author(s)
      R.S. Hayano
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 212 Pages: 149-158

    • DOI

      10.1007/s10751-011-0390-9

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Weighing the antiproton: precision laser spectroscopy of antiprotonic helium atoms2012

    • Author(s)
      R.S. Hayano
    • Organizer
      5th International Symposium on Symmetries in Subatomic Physics
    • Place of Presentation
      Groningen, The Netherlands
    • Year and Date
      20120621-20120621
    • Invited
  • [Presentation] Meson-Nucleus bound states2012

    • Author(s)
      R.S. Hayano
    • Organizer
      Hadrons in the Nuclear Medium
    • Place of Presentation
      Trento, Italy
    • Year and Date
      20120517-20120517
    • Invited
  • [Remarks] 反物質に新たな光を当てる ― 反陽子質量を二光子分光法で超精密測定 ―

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2011/23.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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