ソレノイド磁場で実現する新しい手法による中性子寿命問題の解明

使用螺线管磁场实现的新方法阐明中子寿命问题

• 批准号: 21H04475
• 负责人: 吉岡 瑞樹
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04475/
• 关键词: 素粒子実験; 中性子基礎物理; 超伝導磁石; 中性子; ガス検出器

中性子は最も単純な原子核の一つであり、およそ900秒で電子、陽子、反ニュートリノに崩壊する。その崩壊寿命は素粒子標準理論およびビッグバン元素合成理論の精密検証において不可欠なパラメータであるが、測定手法間に3.8標準偏差の有意な乖離が見られている。この乖離は「中性子寿命問題」と呼ばれており、未知の現象に起因する可能性が真剣に議論されている。この問題を解決すべく、申請者らは茨城県東海村の陽子加速器施設JPARCの大強度中性子ビームを用いて、既存の手法とは異なる測定方法により中性子寿命を高精度で決定する新しい実験を提案している。本実験では新型ガス検出器とソレノイド磁場を組み合わせ、従来最も支配的であった背景事象を大幅に低減できる。これまでの研究で新規検出器の基本開発が完了しているが、本年度は未対応項目への措置を行った。入射中性子がガス検出器中の動作ガスにより散乱され、検出器部材との吸収反応により発生するガンマ線背景事象を抑制する必要がある。そのため、ガンマ線発生確率が著しく低い6フッ化リチウムで検出器内部を覆うことを検討してきた。本年度は6フッ化リチウム壁の詳細設計および設置方法の検討を行ない、実際に検出器実機に組み込んだ。また、荷電粒子検出面に高電圧を印加する必要があるが、これまで放電現象が見られていた。放電箇所への対応を行い、本実験実施に十分な高電圧が印加できることを確認した。以上により、本実験実施可能な新規検出器の開発が完了した。次年度には、実験中に必須なエネルギー校正システムを検出器実機に組み込む。

In the middle of the atom, the purest nucleus is a nucleus, and the electron, cation, and anti-nucleus are separated. The standard model of elemental particles is used to simulate the precision of elemental synthesis theory, and the standard deviation of measurement method is 3.8. This deviation is called "neutral ion lifetime problem" and the possibility of unknown phenomenon is discussed. To solve this problem, the applicant proposed a new method for determining the neutral ion lifetime with high accuracy by using the existing method for determining the high intensity neutral ion lifetime of JPARC at the positron accelerator in Tokai Village, Ibaraki. This is a new type of sensor that combines magnetic fields and greatly reduces background events. The basic development of the new research and development instrument has been completed, and the project has not been completed this year. Incident neutral-phase detector motion is not scattered, detector components are absorbed and reflected, and linear background events are suppressed. The error rate of line generation is low. The error rate of line generation is low. The error rate of line generation is low. This year, the detailed design of the wall and the investigation of the setting method are carried out, and the actual detector is organized. The phenomenon of high voltage in charged particles can be seen. In the middle of the operation, the original high voltage was confirmed. In view of the above, the development of the new detector has been completed. In the next year, the detector must be calibrated.

项目成果

The LiNA experiment: Development of multi-layered time projection chamber

LiNA 实验：多层时间投影室的开发

• DOI: 10.1016/j.nima.2022.167586
• 发表时间: 2023
• 期刊: Nucl. Instrum. Meth. A
• 作者: N. Sumi;G. Ichikawa;K. Mishima;Y. Makida;M. Kitaguchi;S. Makise;S. Matsuzaki;T. Nagano;M. Tanida;H. Uehara;K. Yano;H. Ototno;T. Yoshioka
• 通讯作者: T. Yoshioka

Precise Measurement of Neutron Lifetime at J-PARC

J-PARC 精确测量中子寿命

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kirita;A. Nobuhiro;Y. Hirahara;T. Ozaki;K. Homma;S. Inoue;M. Hashida;S. Sakabe;Y. Nakamiya;Katsuaki Sugawara;Masato Takita;山下雅樹;PHENIX Collaboration;Kentaro Miuchi;吉岡瑞樹
• 通讯作者: 吉岡瑞樹

磁場を用いた中性子寿命測定実験

利用磁场测量中子寿命的实验

• 发表时间: 2022
• 作者: C. W. Chuang ;T. Kawakami;Y. Saruta;T. Kato;K. Sugawara;K. Nakayama;S. Souma;M. Kitamura;K. Horiba;H. Kumigashira;A. Chainani;T. Takahashi;and T. Sato;小林雅俊;Kensuke Homma et al.;市來淨與;T. K. Sako;Satoshi Hamaguchi;金﨑奎;星野公邦
• 通讯作者: 星野公邦

ソレノイド電磁石を用いた中性子寿命測定

使用螺线管电磁铁测量中子寿命

• 发表时间: 2021
• 作者: 堀川晃太;中村隆司;近藤洋介;高橋康平;王赫;谷田征輝
• 通讯作者: 谷田征輝

Status of neutron lifetime measurement with cold neutron beam at J-PARC

J-PARC 冷中子束中子寿命测量现状

• 发表时间: 2023
• 作者: Hirota K;Ichikawa G;Ieki S;Ino T;Iwashita Y;Kitaguchi M;Kitahara R;Koga J;Mishima K;Mogi T;Morikawa K;Morishita A;Nagakura N;Oide H;Okabe H;Otono H;Seki Y;Sekiba D;Shima T;Shimizu H M;Sumi N;Sumino H;Tomita T;Uehara H;Yamada T;Yamashita S;Yano K;Yokohashi;斉田浩見;市川 豪;斉田浩見;細川 律也;斉田浩見;細川 律也
• 通讯作者: 細川 律也