超冷中性子の高さ分布を精密に測定し、未知の短距離力を探索する研究

精确测量超冷中子高度分布并探索未知短程力的研究

• 批准号: 08J10234
• 负责人: 園田 真也
• 金额: $ 0.77万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10234/
• 关键词: 超冷中性子; CCD; 重力場; 量子状態; 対応原理; 短距離力; 位置分解能; 蒸着

非常にエネルギーの低い中性子(超冷中性子(Ultra Cold Neutron: UCN))を重力場中で高さ100μm程度のスリットを通過させると中性子は重力場中に束縛される。重力場中で中性子のエネルギーが量子化されると仮定すると、中性子はエネルギー準位に対応した空間に鉛直方向に局在的に分布し、その鉛直方向のスケールは～6μm程度であることが計算できる。この空間分布をCCD検出器で観測し、重力場中での対応原理を検証する。また、分布を精密に測定し、余剰次元の理論等で予言されている短距離力の探索を行う。本年度は、UCNを重力場中に束縛させ量子状態を作り出し、状態を安定させるためのスリットを製作した。量子化されたUCNの分布を見やすくするためにスリット上部に吸収剤を蒸着し、比較的高いエネルギーを持ったUCNを吸収し、低いエネルギーを持ったUCNのみを通過させる。また、吸収効率を高めるためにスリット上部の表面形状を粗くすることで、高いエネルギーを持ったUCNがスリット上部で乱反射される。スリット間で反射される回数が増えるため、吸収効率が高められる。UCNを量子状態に安定させるためのスリット、量子状態の空間分布を拡大するためのガラス円筒、UCNの分布を測定するためのCCD検出器を組み込み、実験装置全体を完成させた。装置全体を真空容器中に密閉し真空に引くことで、空気による分布の撹乱の影響を低減した。さらに、装置が振動することによる分布の乱れを防止するため、真空容器を防振台上に設置し振動による影響を低減した。フランス・グルノーブルのラウエ・ランジュヴァン研究所(ILL)において、実験装置全体を用いたUCNの量子状態測定実験を行い、UCNの位置情報の実験データを取得した。取得したデータの解析を行い、重力場中での対応原理の検証、および未知の短距離力の探索を進めている。

Very low neutral particles (Ultra Cold Neutron: UCN) in the gravity field up to 100μm in height, pass through the gravity field, and bind the neutral particles in the gravity field. In the gravitational field, the quantum distribution of the neutral particles is constant, and the quantum distribution of the neutral particles is constant in the vertical direction. The spatial distribution of the CCD detector is measured, and the principle of symmetry in the gravitational field is demonstrated. The precise measurement of force distribution and the theory of residual dimension are discussed in this paper. This year, the UCN is bound to quantum states. UCN distribution in the upper part of the quantization process High absorption rate, high absorption rate The number of reflections and absorption rates increased. UCN quantum state stability, quantum state spatial distribution, measurement of UCN distribution, CCD detector assembly, control device assembly The whole device is sealed in a vacuum vessel, and the influence of the distribution of the vacuum is minimized. To reduce the influence of vibration on the vacuum vessel, the vibration distribution of the vacuum vessel should be prevented. The UCN quantum state measurement system is used by the Institute for Research and Development (ILL) to obtain the position information of the UCN. The analysis of obtained data, the verification of the principle of relativity in the gravitational field, and the exploration of unknown short-range forces are progressing.

项目成果

Development of a pixel detector for ultra-cold neutrons

超冷中子像素探测器的开发

• 发表时间: 2010
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 615
• 作者: S.Kawasaki;G.Ichikawa;M.Hino;Y.Kamiya;M.Kitaguchi;S.Komamiya;T.Sanuki;S.Sonoda
• 通讯作者: S.Sonoda

Proposal for measuring the quantum states of neutrons in the gravitational field with a CCD-based pixel sensor

使用基于 CCD 的像素传感器测量引力场中中子量子态的提案

• 发表时间: 2009
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A : Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 600
• 作者: T. Sanuki;S. Komamiya;S. Kawasaki;S. Sonoda
• 通讯作者: S. Sonoda

CCD型中性子検出器の性能評価

CCD型中子探测器性能评价

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Sanuki;S. Komamiya;S. Kawasaki;S. Sonoda;園田真也
• 通讯作者: 園田真也