Search for the neutron electric dipole moment and the time reversal violation

寻找中子电偶极矩和时间反演违规

• 批准号: 18H05230
• 负责人: 畑中 吉治
• 金额: $ 126.63万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-06-11 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05230/
• 关键词: 原子核（実験）; 素粒子（実験）; 超冷中性子; 電気双極子モーメント; 原子核(実験); 素粒子(実験); 時間反転対称性; 基本対称性

現在の中性子電気双極子モーメント(nEDM)探索の実験感度は測定に用いる超冷中性子(UCN)の統計精度で制限されている。我々はカナダTRIUMF研究所に高強度のUCN源を建設することで、現状の感度を越えるnEDM探索実験を行うことを目標にしている。我々のUCN源では陽子ビームをタングステン標的に照射することによって生じる中性子を最終的に超流動ヘリウムで冷却することによりUCNを生成する。効率的にUCNを生成するためには超流動ヘリウムの温度を1.0 K程度に維持する必要がある。前年度までにこのためのヘリウム3冷凍機を製作し、日本国内で冷却試験を行った。設計通りの冷凍能力が確認されたので、令和3年にTRIUMFへの移送を行った。長距離輸送における損傷を避けるために冷凍機内部に養生するなどの必要な措置を行った後に出荷し、無事TRIUMFへ届けることができた。TRIUMFでは再組立てを行い、真空試験、電気配線、バルブ駆動など輸送後の健全性を確認している。ヘリウム3冷凍機で冷却された液体ヘリウム3の蒸発による冷却能力を超流動ヘリウムに伝えるための熱交換器の開発も進めている。前年度までに行われた冷却試験の結果から、縦型のフィン構造を用いた熱交換器を用いることの優位性が確かめられ、令和3年にはその詳細設計を完了した。nEDMの測定は偏極させたUCNが電磁場中で行うスピン歳差運動の周波数を求めることによって行われるが、UCNのスピン状態を計測するためのUCN用スピン解析器の開発に着手した。非常に低エネルギーのUCNでは磁化した鉄薄膜内に生じる数Tの磁束密度がスピンフィルターとして動作する。先行実験ではアルミ箔上にスパッタリングされた鉄薄膜を外部磁場によって磁化させることでこの磁気ポテンシャルを作っていた。我々はシリコン基板上に鉄薄膜を形成した。J-PARC MLFでの冷中性子反射率試験測定による評価によってこの膜は先行研究に比べ低い外部磁場で動作することが確認された。UCN源が建設されTRIUMFではカナダの共同研究者らによってUCN生成容器の作製および性能試験や、nEDM測定における主要な系統誤差である磁場の一様性・安定性を高めるための磁気シールドルームの詳細設計が行われた。

Now の temper electric 気 dipole モ ー メ ン ト (nEDM) explore の be 験 sensitivity は に measure い る temper in ultracold limitations (UCN) statistical accuracy で の さ れ て い る. I 々 は カ ナ ダ TRIUMF institute に high-strength の UCN source を construction す る こ と で, status の sensitivity を more え る nEDM exploration be 験 を line う こ と を target に し て い る. I 々 の UCN source で は yoko ビ ー ム を タ ン グ ス テ ン mark に irradiation す る こ と に よ っ て raw じ る in temper を eventually に super flow ヘ リ ウ ム で す cooling る こ と に よ り UCN を generated す る. The efficiency of にUCNを generates するために <s:1> overflow ヘリウム <s:1> temperature を 1.0K degree に maintains する necessary がある. The previous year 's までに を ため ため ヘリウム ヘリウム3 chiller を manufacturing を, domestic で cooling laboratory を in Japan った. The design of the <s:1> freezing capacity が confirmed された で で in the third year of Reiwa にTRIUMFへ was transferred to the を bank った. Avoid long-distance conveying に お け る damage を け る た め に refrigerator internal に health す る な ど の な necessary freedom of line を っ た に out nothing TRIUMF し, after the へ け る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 TRIUMFで then reassemble the てを line て, conduct vacuum tests, electrical wiring, and confirm the <s:1> robustness を after バ ブ駆 dynamic な <e:1> transmission. ヘ リ ウ ム 3 refrigerator で cooling さ れ た liquid ヘ リ ウ ム 3 の steamed 発 に よ る cooling capacity を super flow ヘ リ ウ ム に 伝 え る た め の heat exchanger の open 発 も into め て い る. Line before the annual ま で に わ れ た cooling test results の か ら, 縦 の フ ィ を ン structure with い を た heat exchangers with い る こ と の primacy が か indeed め ら れ, and 3 years に は そ の detailed design finished を し た. NEDM の determination は partial pole さ せ た UCN が で line in the electromagnetic field う ス ピ ン の showed poor movement cycle for を o め る こ と に よ っ て line わ れ る が, UCN の ス ピ ン state を measuring す る た め の UCN with ス ピ ン parser の open 発 に to し た. Very low に エ ネ ル ギ ー の UCN で は magnetization し た iron objects within the film に raw じ る number T の magnetic density beam が ス ピ ン フ ィ ル タ ー と し て action す る. First be 験 で は ア ル ミ foil に ス パ ッ タ リ ン グ さ れ た iron objects film を external magnetic field に よ っ て magnetization さ せ る こ と で こ の magnetic 気 ポ テ ン シ ャ ル を as っ て い た. I formed a に iron film を on the 々 々 シリコ シリコ に substrate を to form a た. J - PARC MLF で の temper in the cold reflectivity test measurement に よ る review 価 に よ っ て こ の membrane は leading research に external magnetic field is lower than べ い で action す る こ と が confirm さ れ た. UCN source が construction さ れ TRIUMF で は カ ナ ダ の together researchers ら に よ っ て UCN generated container の cropping お よ び performance test や, determination of nEDM に お け る main な system error で あ る magnetic の one others in sex, high stability を め る た め の magnetic 気 シ ー ル ド ル ー ム の detailed design line が わ れ た.

项目成果

TUCAN実験用ヘリウム3冷凍機の開発

TUCAN实验氦3制冷机的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 赤塚浩明;日野正裕;TUCAN collaboration;S. Kawasaki;T. Higuchi;K. Hatanaka,;M. Kitaguchi,;Takashi Higuchi and on behalf of the TUCAN collaboration,;川崎真介 for the TUCAN collaboration
• 通讯作者: 川崎真介 for the TUCAN collaboration

Neutron electric dipole moment measurement: systematics and magnetic field control

中子电偶极矩测量：系统学和磁场控制

• 发表时间: 2018
• 作者: Kenichi Bannai;Kei Hagihara;Kazuki Yamada and Shuji Yamamoto;大向一輝・渡邉要一郎・渋谷綾子・平澤加奈子・山田太造・山家浩樹・保谷徹;Beatrice Franke
• 通讯作者: Beatrice Franke

Laser-based comagnetometry for the TUCAN nEDM measurement

用于 TUCAN nEDM 测量的激光共磁测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 田久保耕;Jin Sichen 羽田真毅;東正樹;林靖彦;桑原真人;宮坂等;石原純夫;石川忠彦;沖本洋一;腰原伸也;Eric Miller
• 通讯作者: Eric Miller

中性子EDM実験に使用する中性子輸送ガイド管の表面粗さ測定

中子电火花实验用中子输运导管表面粗糙度测量

• 发表时间: 2020
• 作者: 本橋 完太;Taizo Yamada;今城想平
• 通讯作者: 今城想平

Study of Thin Iron Films for Polarization Analysis of Ultracold Neutrons

超冷中子极化分析的铁薄膜研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: JPS Conf. Proc.
• 作者: Ryohei Matsumiya et al.;H. Akatsuka et al.
• 通讯作者: H. Akatsuka et al.