高強度ミリ波を用いた基底状態におけるポジトロニウム超微細構造の直接測定

ポジトロニウム超微細構造を測定するには、ミリ波の周波数を200 GHz～207 GHz程度の範囲にわたって変化させながら直接遷移測定を行い、遷移量の変化を調べる必要がある。ジャイロトロンの発振周波数は内部空洞共振器のサイズによって決定されるため、内部空洞共振器を交換することで発振周波数を変化させる。このため新たに空洞共振器のみを交換可能なデマンタブル型ジャイロトロンを開発し、ジャイロトロン出力パワー、出力ビーム形状、発振周波数および安定性を実際の実験条件で評価した。　ジャイロトロンは300W程度の出力が可能であるが、さらに光子数密度を増幅させるためにファブリーペロー共振器を用いる。基板部の材質を従来使用していた石英から熱伝導率の高い高抵抗シリコンに置き換えたメッシュミラーを製作することで、20kWを超えるミリ波の蓄積に成功した。　また、ポジトロニウム超微細構造の値を測定する際には、遷移測定期間において共振器内部パワーを10%程度の相対精度でモニタする必要がある。共振器内部パワーは、ファブリーペロー共振器を構成する銅球面ミラーに開けた小孔から透過してくるパワーを焦電検出器を用いてモニタする。ただし、小孔の透過率や焦電検出器の応答の周波数依存性を知る必要があるため、これらを測定する手法を開発した。現在は15%程度の絶対精度で測定が可能である。　同様にミリ波の周波数についても遷移測定期間中モニタする必要がある。これは高精度な高周波源とのヘテロダイン混合を用いて正確に測定することができる。これを定期的に簡便にモニタするシステムを構築した。なお、ジャイロトロンの発振周波数自体は電子の加速電圧と空洞共振器位置での超電導磁場の値によって決まるため安定度が高い。

ポジトロニウム超微細構造を測定するには、ミリ波の周波数を200 GHz～207 GHz程度の範囲にわたって変化させながら直接遷移測定を行い、遷移量の変化を調べる必要がある。ジャイロトロンの発振周波数は内部空洞共振器のサイズによって決定されるため、内部空洞共振器を交換することで発振周波数を変化させる。このため新たに空洞共振器のみを交換可能なデマンタブル型ジャイロトロンを開発し、ジャイロトロン出力パワー、出力ビーム形状、発振周波数および安定性を実際の実験条件で評価した。　ジャイロトロンは300W程度の出力が可能であるが、さらに光子数密度を増幅させるためにファブリーペロー共振器を用いる。基板部の材質を従来使用していた石英から熱伝導率の高い高抵抗シリコンに置き換えたメッシュミラーを製作することで、20kWを超えるミリ波の蓄積に成功した。　また、ポジトロニウム超微細構造の値を測定する際には、遷移測定期間において共振器内部パワーを10%程度の相対精度でモニタする必要がある。共振器内部パワーは、ファブリーペロー共振器を構成する銅球面ミラーに開けた小孔から透過してくるパワーを焦電検出器を用いてモニタする。ただし、小孔の透過率や焦電検出器の応答の周波数依存性を知る必要があるため、これらを測定する手法を開発した。現在は15%程度の絶対精度で測定が可能である。　同様にミリ波の周波数についても遷移測定期間中モニタする必要がある。これは高精度な高周波源とのヘテロダイン混合を用いて正確に測定することができる。これを定期的に簡便にモニタするシステムを構築した。なお、ジャイロトロンの発振周波数自体は電子の加速電圧と空洞共振器位置での超電導磁場の値によって決まるため安定度が高い。