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

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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。