Fundamental aspects of new physics search in precision spectroscopy

精密光谱学新物理研究的基本方面

• 批准号: 18K03621
• 负责人: 田中 実
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03621/
• 关键词: 同位体シフト; キングの線形性; 一般化線形性; 暗黒物質探索; ガンマ線光渦; 人工原子; 新物理; イッテルビウム; イオントラップ; 単一イオン分光; 同位体効果; 新物理探索; イッテルビウムイオン; 新しい力; ディラック方程式; アイソトープシフト; 原子内力; 光イオン化; 精密分光; 単一イオントラップ

湯川ポテンシャルによる力の到達距離は粒子の質量に反比例し、これが原子の典型的な大きさ(ボーア半径)程度になるのは、質量が数keVのときである。この様な力は原子のスペクトルに影響を及ぼすことが期待される。本研究では、素粒子の標準模型を越える新物理として、中性子と電子に結合するスカラーまたはベクトル型の新粒子を想定し、中性子・電子間の湯川ポテンシャルによる原子・イオンのスペクトルの同位体シフト(isotope shift，IS)への影響を考え、ISの精密測定による新物理探索を行った。中心となるアイデアは、2種類の遷移のISの間の「キングの線形性」とその破れである。原子核の有限サイズ効果によるIS(field shift，FS)が、質量数に依存する因子と遷移に依存する因子の積で書ける場合に、線形性が成り立つ。新粒子によるISが加わると、これが成立しなくなり線形性が破れる。2種類の遷移について3つ以上の同位体ペアでISを測定して、線形性の破れを検出することで、新物理の情報を得ることができる。これを拡張した3種類以上の遷移を用いて標準模型の高次効果による非線形性を消去し新物理への感度を高める一般化線形性を、代表者らが提案している。前年度までの一般化線形性の研究をさらに発展させ、イッテルビウム(Yb)イオンにおける3つの遷移と中性Yb原子の2つの遷移を組み合わせ、最新のIS実験データを用いて一般化線形性解析を行った。関連する研究として、セシウム原子を用いたkeV領域暗黒物質探索実験、超相対論領域に加速されたヘリウム様重イオンの電子状態を可視光レーザーで操作することによるガンマ線光渦生成方法、人工原子である量子ドットを用いた指数崩壊則からのずれの検証原理についての研究も行った。

The distance between the force and the particle is inversely proportional to the mass of the particle, which is the typical radius of the atom. The force of the atom and the expectation In this study, we explore the new physics of standard model of elementary particle, intermediate particle and electron combination, intermediate particle and electron combination. The center IS divided into two categories: "linear" and "broken". Nuclear finite element effect IS(field shift, FS), mass number dependence factor, migration dependence factor, product of factors, linear property. The new particle IS not linear. 2. The migration of species IS more than 3 times that of isotopes, and the detection of linear breaks is more than 3 times that of new physical information. The migration of more than three kinds of standard models is used to eliminate high-order results, non-linearity, sensitivity of new physics, generalized linearity, and representation. In the past year, the study of generalized linearity has been developed, and the migration of neutral Yb atoms and the migration of neutral Yb atoms have been combined. The latest IS implementation of generalized linear analysis has been carried out. Related research: Atomic energy use keV field dark matter exploration, superphase theory field acceleration, optical energy use, electronic state, visible light operation, linear vortex generation method, artificial atom, quantum energy use, exponential collapse, hidden model principle research.

项目成果

Measurement of deexcitation rate from the 2D5/2 state using optical frequency comb and laser cooling of odd-isotope Ba+ ions

使用奇同位素 Ba 离子的光学频率梳和激光冷却测量 2D5/2 态的退激发率

• 发表时间: 2019
• 作者: H. Fujisaki;Y. Imai;and K. Sugiyama
• 通讯作者: and K. Sugiyama

Spectroscopy of the clock transition and odd-isotope-selective loading of single Ba+ ions towards realization of an optical frequency standard

时钟跃迁光谱学和单个 Ba 离子的奇同位素选择性负载，以实现光频率标准

• 发表时间: 2018
• 作者: H. Fujisaki;Y. Imai;and K. Sugiyama
• 通讯作者: and K. Sugiyama

National Centre for Nuclear Research(ポーランド)

国家核研究中心（波兰）

原子スペクトルの同位体シフトによる新物理探索

利用原子光谱中的同位素位移寻找新物理学

• 发表时间: 2022
• 作者: Yohei Ema;Daisuke Hagihara;Koichi Hamaguchi;Takeo Moroi;Kazunori Nakayama;Y. Kanada-En'yo;田中 実
• 通讯作者: 田中 実

加速された水素様重イオンからの高エネルギー光渦の放射

加速类氢重离子发射高能光学涡旋

• 发表时间: 2020
• 作者: 土屋麻人;田中 実，笹尾 登
• 通讯作者: 田中 実，笹尾 登