高精度CPT検証のための反水素原子を使ったレーザー分光実験

使用反氢原子进行高精度 CPT 验证的激光光谱实验

• 批准号: 04J10085
• 负责人: 船越 亮
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J10085/
• 关键词: 反水素; 反物質; 閉じ込め; 中性原子トラップ; ATHENA; ALPHA; 反水素原子; 中性原子の閉じ込め手法; CPT検証; レーザー分光; 低速反陽子減速器; レーザー装置; CPT対称性; CERN研究所; スイス; 分光

2002年に大量生成が可能となった反水素原子であるがその後の研究で当初の予想に反してその取り扱いが難しいことが分かりつつある。その解決策として2005年CERN研究所(スイス)の反陽子減速器(AD)にて反水素原子の「閉じ込め」を目指す新しい実験プロジェクトが立ち上げられた。反水素原子を一旦安定に閉じ込めれば多くの応用実験が可能となる。反水素原生成装置に八重局磁石を組み合わせ、八重局磁石が形成する磁場の勾配と原子の磁気モーメントとの相互作用を利用して反水素原子の閉じ込めを試みる。特別研究員は閉じ込め実験の核の1つとなる装置の制御システムの開発を昨年度に引き続き行った。ハード面ではコンピュータと親和性が良くまた高い拡張性を維持しながらコンパクトにまとめることのできるPXIと呼ばれる最新規格の機器を採用、リアルタイムOSを搭載した組み込み式コンピュータとコンピュータ言語LabVIEWで構築されたソフトウェアとでPXI規格のFPGAを操作する。FPGAが処理する50ナノ秒の精度の時間分解能を持ったデジタル信号を各装置の同期に使用することで柔軟かつ時間に精密なシステム制御が可能となる。このシステムで反水素の部品である荷電粒子の数千段からなる制御パターンを、マイクロ秒の精度で数時間に渡って安定提供することに成功した。2006年ADの稼働時期にはこれら新規装置を用いて実験を開始し重要な成果を挙げることが出来た。近年中性原子の閉じ込め用の八重局磁石の磁場の荷電粒子閉じ込め用の磁場への干渉を理由に上記閉じ込め手法自体に疑問を呈する論文が発表されていたが、八重局磁石の磁場下でも反粒子の長時間の閉じ込めに成功しこの問題を払拭した。特別研究員は特に開発した制御システムを駆使して様々な荷電粒子の取り扱いを実現し、反水素原子閉じ込めに向けた最初の一歩に貢献した。

に in 2002 a large number of possible と が な っ た defection element atoms で あ る が そ の after の の to study で thinking に anti し て そ の take り Cha い が difficult し い こ と が points か り つ つ あ る. そ の solving strategy と し て in 2005 CERN research institute (ス イ ス) の anti yoko reducer (AD) に て defection element atoms の "close じ 込 め" を refers す new し い be 験 プ ロ ジ ェ ク ト が stand on ち げ ら れ た. The antihydroxine atom を once stabilized に closed じ込めれば many く 応 応 can be experimentally が となる. Bureau of departure, the original generating device に eight heavy magnet を group み close わ せ, eight innings magnet が form す の hook with と atomic の る magnetic field magnetic 気 モ ー メ ン ト と の interaction を using し て defection element atoms の closed じ 込 め を try み る. Special researcher システム closed じ込め laboratory, nuclear nuclear <s:1> 1 となる となる device システム control システム development を last year に published 続 続 続 った in った. ハ ー ド surface で は コ ン ピ ュ ー タ と affinity good が く ま た high い company, extensional を maintain し な が ら コ ン パ ク ト に ま と め る こ と の で き る PXI と shout ば れ る の を machine adopts the latest specification, リ ア ル タ イ ム OS を carry し た group み 込 み type コ ン ピ ュ ー タ と コ ン ピ ュ ー タ words LabVIEW で build さ れ た ソ フ ト ウ ェ ア Youdaoplaceholder0 PXI specification とで FPGAを operation する. The FPGA が 処 Richard す る 50 ナ の precision の ノ seconds can decompose を hold っ た デ ジ タ ル signal を each device の に use over the same す る こ と で soft か つ time に precision な シ ス テ ム suppression が may と な る. こ の シ ス テ ム で defection element の part で あ る の thousands of charged particles paragraph か ら な る suppression パ タ ー ン を, マ イ ク の precision で number ロ seconds に crossing っ て stability provides す る こ と に successful し た. In 2006 AD の grain 働 period に は こ れ ら を with new rules device い て be 験 を began し important な results を 挙 げ る こ と が た. In recent years, neutral atoms の closed じ 込 め with heavy の eight innings magnet の closed magnetic field の charged particles じ 込 め with の magnetic へ の dry involved を reason に written closed じ 込 め technique of autologous に doubt を show す る paper が 発 table さ れ て い た が, eight innings magnet の magnetic field で も antiparticles の の じ closed for a long time 込 め に successful し こ の problem を 払 mop し た. Special researcher は に mine 発 し た suppression シ ス テ ム を 駆 make し て others 々 な charged particles の take り Cha い を be し now, killing element atoms closed じ 込 め に to け た の initially a step に contribution し た.

项目成果

陽電子プラズマの生成と反陽子ビームの冷却

正电子等离子体的产生和反质子束的冷却

• 发表时间: 2004
• 期刊: プラズマ・核融合学会誌 80巻・12号
• 作者: A.Kellerbauer et al.;(ALPHA collaboration);L.V.Jorgensen et al.;船越 亮
• 通讯作者: 船越 亮

Antimatter Plasmas in a Multipole Trap for Antihydrogen

反氢多极陷阱中的反物质等离子体

• 发表时间: 2007
• 期刊: Phys. Rev. Lett 98
• 作者: G.Andresen et al.;(ALPHA collaboration)
• 通讯作者: (ALPHA collaboration)

Evidence for the Production of Slow Antiprotonic Hydrogen in Vacuum

真空中慢速反质子氢产生的证据

• 发表时间: 2006
• 期刊: Phys. Rev. Lett 97
• 作者: N.Zurlo et al.;(ALPHA collaboration)
• 通讯作者: (ALPHA collaboration)

A magnetic trap for antihydrogen confinement

• DOI: 10.1016/j.nima.2006.07.012
• 发表时间: 2006-10-15
• 期刊: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT
• 影响因子: 1.4
• 作者: Bertsche, W.;Boston, A.;Ghosh, A.
• 通讯作者: Ghosh, A.

Sideband Cooling of Ions in a Non-Neutral Buffer Gas

非中性缓冲气体中离子的边带冷却

• 发表时间: 2006
• 期刊: Phys. Rev. A 73
• 作者: A.Kellerbauer et al.;(ALPHA collaboration)
• 通讯作者: (ALPHA collaboration)