Search for new fundamental interactions in sub-micron region via neutron scattering with hydrogen-absorbing nanoparticles

通过中子散射与吸氢纳米粒子寻找亚微米区域新的基本相互作用

• 批准号: 22H01231
• 负责人: 嶋 達志
• 金额: $ 9.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01231/
• 关键词: 重力; 逆二乗則; 余剰次元; ナノ粒子; 水素吸蔵合金; 重力の逆二乗則; 未知相互作用; バナジウム

重力は、弱い重力場の近似では逆二乗則に従うと考えられているが、数μm以下の距離では素粒子の標準模型を超える効果により、逆二乗則からのずれが生じ、重力様の未知相互作用が現れ得る。重力様の未知相互作用は、約100nm以上の領域ではねじり秤等を用いて精密な探索が行われているが、100nm以下では分子間力が深刻なバックグラウンドとなる。本研究は、分子間力に不感な中性子小角散乱を用い、探索する距離と同程度の大きさを持つナノ粒子を標的として用いる。ナノ粒子を構成する約1000万個の原子が干渉性散乱に寄与するため、測定感度が大幅に向上する。この際、核散乱も同様に増強されバックグラウンドとなり得るが、負の核散乱長を持つバナジウムナノ粒子に正の核散乱長を持つ重水素を適量吸蔵させることにより相殺させ、核散乱を抑制する。これによって100nm以下での感度を3～5桁改善し、未踏の領域での未知相互作用探索を行う。バナジウムは常温・常圧で優れた水素吸蔵能力を備えた物質として知られているが、ナノ粒子化した場合の吸蔵特性はわかっていない。また少なくともバルクなバナジウム材においては、微量の酸素が含まれていると水素吸蔵能力が低下することが知られているが、一般に金属ナノ粒子は極めて容易に酸化されることも知られている。そこで2022年度は、できるだけ酸素含有量の少ないバナジウムナノ粒子の開発に注力した。その結果、ナノ粒子の製造法の一つであるジェットミル法を用いて0.7重量％以下の低酸素濃度の試料を作成することに成功した。現在、もうひとつの有力な製造法であるRF熱プラズマ法による試料の分析を進めている。またこれと並行して、雰囲気の水素ガスの温度・圧力と吸蔵される水素量との関係を調査するためのガスチェンバーの開発を行い、動作試験を行った結果、1gの試料に対して吸蔵比を0.1%の精度で制御できることが確認された。

Gravity field approximation inverse inverse The unknown interaction of gravity is about 100nm and above, and the intermolecular force is about 100nm and below. In this study, the intermolecular force is not sensitive to the small angle scattering of neutral particles, and the use of large particles at the same distance is explored. The particle composition is about 10 million atoms, and the measurement sensitivity is greatly improved. In this case, the nuclear dispersion increases in intensity, and the negative nuclear dispersion increases in intensity. In the positive nuclear dispersion increases in intensity, and the negative nuclear dispersion decreases in intensity. In the negative nuclear dispersion increases in intensity, and the positive nuclear dispersion increases in intensity, and the negative nuclear dispersion decreases in intensity. In the positive nuclear dispersion increases in intensity, and the negative nuclear dispersion decreases in intensity. The sensitivity below 100nm is improved by 3~5 times, and the unknown interaction in the unexplored field is explored. For example, the absorption properties of water at room temperature and normal pressure are better than those of other substances. In general, metal particles tend to be acidified easily due to the presence of trace amounts of acid in the materials. In the year 2022, the amount of acid content in the product was reduced. As a result, the method of producing particles was successfully prepared by using a sample with a low acid concentration of 0.7 wt % or less. Now, the RF thermal analysis method is used to analyze the sample. The relationship between temperature, pressure and absorption of water in the sample was investigated, and the results of the operation test were verified. The accuracy of absorption ratio of 1 g of sample was 0.1%.