Determination of the charge radius of antiproton and test of CPT symmetry through the Lamb shift measurement of antihydrogen

通过反氢的兰姆位移测量确定反质子的电荷半径并测试CPT对称性

• 批准号: 20H00150
• 负责人: 黒田 直史
• 金额: $ 25.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00150/
• 关键词: 反水素; ラムシフト分光; 反水素原子; 反陽子ビーム; 荷電交換反応; ラムシフト; マイクロ波分光; 反水素分光; 反陽子; 荷電半径

当初の見込みよりも反陽子の強度が数分の一、陽電子の強度が数十分の一しかない困難な条件下で、ラムシフト分光に使える2S状態反水素原子の検出にむけ、まず反水素原子の生成の確認実験を行った。本研究における反水素合成は、これまでの幾つかの実験とは違って6keVという比較的高い運動ネネルギーを持つ反水素原子を生成する。これは、反陽子とポジトロニウムとの荷電交換反応において特異的なエネルギーであり、2S状態が多く含まれると予想されている。反水素原子の検出には、反陽子ビーム輸送のトリガとシンチレータからの信号の同時計測および、MCPに反水素原子が衝突したときに出てくる荷電パイ中間子の飛跡の検出による解析を試みた。MCPの後段には蛍光板をつけてあり、これを1マイクロ秒の短い時間でシャッターを切れる高速カメラを用いて、反陽子ビームのトリガにあわせ画像を記録できるようにした。およそ7000回の反陽子ビームとポジトロニウムの「混合」とおよそ8500回のバックグラウンドを取得することに成功した。現状では1回あたり0.5から2個の反水素原子が期待されており、現在取得したデータの解析を進めている。また、反陽子ビームの質的改善を図るため、新規に開発されている反陽子トラップでの反陽子の冷却と密度分布制御にむけた電子プラズマでの模擬実験を行い、電子プラズマの径方向圧縮と反陽子冷却の最初の兆候を確認した。マイクロ波分光装置については、反水素原子ビームラインに組込むためのチャンバーと分光器のサポート、真空導入機構を設計・製作した。

Did see の 込 み よ り も anti yoko の strength が の a number of points, Yang electronic の strength が scores points の a し か な い difficulties で な conditions, ラ ム シ フ ト spectral に make え る rebel figure 2 s state element atoms の 検 out に む け, ま ず defection element atoms の の confirmation be 験 を line っ た. This study に お け る defection element synthesis は, こ れ ま で の several つ か の be 験 と は violations っ て 6 kev と い う relatively high い sport ネ ネ ル ギ ー を hold つ defection element atoms を す る. こ れ は, yoko と ポ ジ ト ロ ニ ウ ム と の charged against exchange 応 に お い て specific な エ ネ ル ギ ー で あ り, more than 2 s state が く ま れ る と to think さ れ て い る. Defection, atomic の 検 out に は, yoko ビ ー ム conveying の ト リ ガ と シ ン チ レ ー タ か ら の の signals at the same time measuring お よ び, MCP に defection element atoms が conflict し た と き に out て く る charged パ イ middle child の fly trace の 検 out に よ る parsing を try み た. MCP の period after に は 蛍 plate を つ け て あ り, こ れ を 1 マ イ ク の short い ロ seconds で シ ャ ッ タ ー を cut れ る high-speed カ メ ラ を with い て, yoko ビ ー ム の ト リ ガ に あ わ せ portrait を record で き る よ う に し た. お よ そ 7000 の back against yoko ビ ー ム と ポ ジ ト ロ ニ ウ ム の "hybrid" と お よ そ 8500 back の バ ッ ク グ ラ ウ ン ド を obtain す る こ と に successful し た. Status quo で は 1 back あ た り 0.5 か ら rebel figure 2 の element atoms が expect さ れ て お り, now obtain し た デ ー タ の parsing を into め て い る. ま た, yoko ビ ー ム の qualitative improvement を 図 る た め, new rules に 発 さ れ て い る anti yoko ト ラ ッ プ で の anti yoko の cooling と density distribution system of imperial に む け た electronic プ ラ ズ マ で の simulation be 験 を い, electronic プ ラ ズ マ direction 圧 の diameter shrinkage と yoko cooling の の trillion wait を initially confirm し た. マ イ ク ロ light wavelength division device に つ い て は and defection, atomic ビ ー ム ラ イ ン に group 込 む た め の チ ャ ン バ ー と optical splitter の サ ポ ー ト, vacuum import agency を design, production of し た.

项目成果

A pulsed high-voltage decelerator system to deliver low-energy antiprotons

提供低能反质子的脉冲高压减速器系统

• DOI: 10.1016/j.nima.2021.165245
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Husson A.;Kim B.H. et al.
• 通讯作者: Kim B.H. et al.

反水素ラムシフト精密分光の為の超微細構造選択装置開発

反氢兰姆位移精密光谱超细结构选择装置的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 田中碧海;田中香津生;黒田直史
• 通讯作者: 黒田直史

Positron accumulation in the GBAR experiment

GBAR 实验中的正电子积累

• DOI: 10.1016/j.nima.2022.167263
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Blumer P.;Charlton M. et al.
• 通讯作者: Charlton M. et al.

反水素原子ラムシフト分光装置の開発

反氢原子兰姆位移光谱仪的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 黒田直史、田中碧海、田中香津生、G. Janka;P. Crivelli
• 通讯作者: P. Crivelli

ETH/CERN(スイス)

ETH/CERN（瑞士）