Determination of fundamental physical constants of antiproton by high-precision calculation of antiprotonic helium atoms

通过反质子氦原子高精度计算确定反质子基本物理常数

基本信息

  • 批准号:
    18540388
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2006 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Transition frequencies between energy levels of antiprotonic helium atoms have been high-precisely measured by laser spectroscopy. In this study, we accurately calculate the energy levels, in order to determine fundamental physical constants about an antiproton. We improve the Gaussian expansion method which had been developed by us, and apply the method to other exotic atom/molecule systems. We confirm the high-accuracy of the method and find extraordinary phenomena of the exotic systems.In order to improve the accuracy of the calculation, we reconsider the radial parameter in the trial functions. We calculate highly excited states of hydrogen molecular resonant states. We compare the resonance energies and widths with exact values which are directly obtained by numerical calculation of the Schodinger equation. We confirm that the complex Gaussian basis functions are suited to reproduce the intranuclear motion having many nodes. We conclude that the accuracy of our calculation may be improved by one order of magnitude. We calculate the energy levels of antiprotonic helium atoms and transition frequencies which are expected to determine the physical constants (antiproton mass, magnetic moment) by comparing the forthcoming experimental data. We apply the Gaussian expansion method to other exotic systems with a stau particle (supersymmetry partner of a tau particle) which is a negatively charged heavy-particle as the antiproton and a positron which is an antiparticle of an electron. We high-precisely calculate bound and resonance states of those systems. We show that the stau particle plays an important role in nucleosynthesis in the early universe (three minutes after the big bang). We also show the unique binding mechanism between an atom and positron.
用激光光谱法高精度地测量了反质子氦原子的能级跃迁频率。在本研究中,我们精确地计算了反质子的能级,以确定反质子的基本物理常数。我们改进了高斯展开法,并将其应用于其他奇异原子/分子体系。我们证实了该方法的高精度,发现了奇异系统的奇异现象,为了提高计算精度,我们重新考虑了试函数中的径向参数。我们计算了氢分子共振态的高激发态。我们比较的共振能量和宽度的精确值,这是直接通过数值计算的Schodinger方程。我们确认,复高斯基函数适合于再现具有许多节点的核内运动。我们的结论是,我们的计算精度可能会提高一个数量级。我们计算的反质子氦原子的能级和跃迁频率,预计将确定的物理常数(反质子质量,磁矩)通过比较即将到来的实验数据。我们将高斯展开方法应用于以负电荷重粒子作为反质子的Stau粒子(Tau粒子的超对称伙伴)和以电子的反粒子作为正电子的奇异系统,高精度地计算了这些系统的束缚态和共振态.我们表明,斯陶粒子在早期宇宙(大爆炸后三分钟)的核合成中起着重要的作用。我们还展示了原子与正电子之间独特的结合机制。

项目成果

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专利数量(0)
ガウス関数展開法による少数粒子系の精密計算-原子・分子からクォーク系まで-
利用高斯函数展开法精确计算少数粒子系统——从原子分子到夸克系统——
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    肥山詠美子;木野康志;上村正康
  • 通讯作者:
    上村正康
Nuclear Reaction Induced by Heavy Electronic Systems in the Eazly Universe
Eazly 宇宙中重电子系统引发的核反应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Kino;K. Hamaguchi;T. Hatsuda;M. Kamimura;T.T. Yanagida
  • 通讯作者:
    T.T. Yanagida
A coupled channel study on a binding mechanism of positronic alkaliatoms
正电子碱原子结合机制的耦合通道研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Kubota;and Y. Kino
  • 通讯作者:
    and Y. Kino
Library development of high-precision calculation code for quantum three-four-body systems and their applications II high-precision three-body calculation of antiprotonic helium atom and antiproton mass
量子三四体系统高精度计算代码库开发及其应用二反质子氦原子与反质子质量的高精度三体计算
スタウ原子・原子核衝突と初期宇宙における原子核融合反応
早期宇宙中的Stau原子/核碰撞和核聚变反应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    木野康志;浜口幸一;初田哲男;上村正康;柳田勉
  • 通讯作者:
    柳田勉
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    $ 2.34万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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反质子束监测器
  • 批准号:
    449888-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.34万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
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反氢和反质子研究
  • 批准号:
    1310079
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.34万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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