孤立系電気双極子能率(EDM)の現象論的研究

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本研究の目的は対称性の破れの中でも特に時間反転不変性の破れを理解することである。具体的には時間反転対称性を破る電気双極子モーメント(EDM)が複合系である原子に現れる大きさを定量的に計算し、基本的対称性の破れに関する研究を進展させることである。原子系のEDMを核子のEDMと関係づけるためにはSchiffの定理による遮蔽を考慮する必要がある。このSchiffの定理は、これまで中性系でもイオン系でも成立すると思われていたが、本研究により原子核EDMに焦点を置いた場合にはSchiffの定理が成り立たないことが明らかにされた。このことから、軌道電子による原子核EDMの遮蔽の効果を抑えるためには電子を原子から取り除くことが最善であることが分かった。また、原子核の構造がこのイオン系のEDMの大きさに与える影響を系統的に調べ、EDM測定実験においてどの元素を用いると感度上有利になるかを示すことができた。ここで、原子EDMから中性子EDMを抽出するためにEDMのオペレータがスピン演算子に比例していることに着目し、これまで系統的に行われてきた原子核の磁気双極子モーメントに関する研究成果を用い、原子核EDMの計算を行った。重水素の場合、1個の軌道電子を取り除いた重陽子は電子の遮蔽を受けない。従って、この場合は、陽子のEDMと中性子のEDMがそのまま観測される事になる。Z個の電子がある原子系で電子を2個取り除くと原子核のEDMがどれだけ遮蔽されるかをいくつかの原子系に対して計算し、研究結果をまとめた。このイオン系での遮蔽効果については学術雑誌上に発表した。また、どの原子系がイオン化した場合に実験にとって有利であるかの研究結果を現在学術雑誌に投稿中である。