Development of a neutrino mass measurement method using atoms

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一連のニュートリノ振動実験によりニュートリノは質量を有することが判明した.ただし、これらの実験においては質量の二乗差が測定され、その絶対値を決定することはできない.ニュートリノの質量絶対値や型式(ディラック型 vs マヨナラ型)を確定することは標準模型を超える素粒子物理学において本質的重要性を持つ.本研究は、原子過程を用いたニュートリノ質量の測定法を開発することにある.本研究では、全く新しい原理「マクロコヒーラント増幅機構」を用いた原子からのニュートリノ対放射を考案し、これによる質量分光を提案した.この方法は、原子準位のエネルギースケールが対象とする質量スケールと同程度であり、原理的に小質量に感度が良いこと、同種粒子効果を使いマヨナラ型かディラック型かを決定することが可能な事、宇宙背景ニュートリノ観測に道を拓く可能性がある事などの特徴を持つ.新しい原理と関連する現象である超放射について、マックスエル-ブロッホ方程式に基づくシュミレーションを行なった.更に「マクロコヒーラント増幅機構」に対する原理検証実験を明確した.原理検証実験の一部となる、Rb 原子の超放射実験、Ba 原子準安定状態生成実験を遂行し、成功した.更にニュートリノ対生成実験において標的となる希ガス・マトリックスを試作した.なお、副産物として、束縛状態へのベータ崩壊過程を使えば単色の反ニュートリノ・ビームが作れることに注目し、レプトンセクターにおけるCP 非保存パラメータを測定するに適したニュートリノ・ビーム生成法を考案した.