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| エレナ | 超低エネルギー反陽子リング – ADから来る反陽子をさらに減速します |
|---|---|
| AD実験 | |
| アテナ | AD-1反水素生成と精密実験 |
| アトラップ | AD-2精密レーザー分光法のための冷反水素 |
| アサクーサ | AD-3原子分光と反陽子との衝突 |
| エース | AD-4反陽子セル実験 |
| アルファ | AD-5反水素レーザー物理装置 |
| イージス | AD-6反水素実験重力干渉分光法 |
| ギバール | AD-7静止反水素の重力挙動 |
| ベース | AD-8重粒子反重粒子対称性実験 |
| プーマ | AD-9反陽子不安定物質消滅 |
BASE（Baryon A ntibaryon S ymmetry E xperiment）AD-8は、ジュネーブのCERNの反陽子減速装置施設における多国籍共同実験です。日本とドイツのBASE共同実験[1]の目標は、反陽子の基本的な特性、すなわち電荷質量比と磁気モーメントを高精度で調査することです。
実験のセットアップ
単一の反陽子は、マルチトラップシステムを中核とする先進的なペニングトラップシステムに保存されます。これは、リザーバートラップ、 [2]、精密トラップ、分析トラップ、冷却トラップで構成されています。リザーバートラップは反陽子を数年間保存する能力があり[3]、これにより、BASEは加速器サイクルから独立して実験を行うことができます。精密トラップは高精度の周波数測定用であり、分析トラップには強力な磁場不均一性が重ね合わされており、単一粒子スピンフリップ 分光法に使用されます。外部から印加された磁気駆動装置の周波数の関数としてスピンフリップ率を測定することにより、共鳴曲線が得られます。サイクロトロン周波数の測定と合わせて、磁気モーメントが抽出されます。
BASE物理学
BASE 共同研究チームは、トラップされた単一の陽子の最初のスピン反転を観測する技術を開発し[4]、二重トラップ技術を適用して陽子の磁気モーメントを 10 億分の 3 の精度で測定しました[5]。その後、精度は 1 兆分の 300 に向上し[6] 、陽子のこの基本的な特性の最も正確な測定となりました。2 粒子 / 3 トラップ技術の発明により、BASE は反陽子の磁気モーメントを 10 億分の 1.5 の精度で測定し、その分野でのこれまでの最も正確な陽子 / 反陽子の比較を3000 倍以上向上させました[7]。この測定は、重粒子のCPT 不変性に関するこれまでで最も厳格なテストの 1 つであり、反物質 / 暗黒物質の相互作用に関するこれまでで最も厳格な制限を設定しています。[8]
この研究に触発されて、BASEはペニングトラップ検出器をアクシオンハロスコープとして使用し、アクシオンから光子への変換に関する厳格な狭帯域実験限界を導き出しました。[9]
2022年にBASEは、陽子と反陽子の電荷質量比が1兆分の16の精度で等しいことを測定しました。[10] [11]この測定は、重粒子セクターにおけるCPT不変性の最も正確なテストを構成し、重粒子反物質を使用したクロック弱等価原理に対する最初の微分制約を設定します。
BASEコラボレーション
BASE コラボレーションは次の機関で構成されています。
- 理化学研究所、日本
- 東京大学、日本
- マックス・プランク原子核物理学研究所、ドイツ
- マインツ大学、ドイツ
- GSI、ドイツ
- ライプニッツ大学ハノーバー、ドイツ
- PTB、ブラウンシュヴァイク、ドイツ
- ETHチューリッヒ、スイス
参照
参考文献
- ^ 「BASE公式ウェブサイト」.
- ^ スモーラ、C.ムーザー、A.フランケ、Ｋ．長浜博司；シュナイダー、G.樋口哲也；ゴープ、SV;ブラウム、Ｋ．松田裕子;クイント、W.ウォルツ、J.山崎裕子;ウルマー、S. (2015-10-15)。 「反陽子のリザーバートラップ」。質量分析の国際ジャーナル。389 : 10-13. arXiv : 1507.04147。Bibcode :2015IJMSp.389...10S。土井：10.1016/j.ijms.2015.08.007。ISSN 1387-3806。S2CID 106405164。
- ^ セルナー、S;ベシルリ、M;ボーマン、M; MJ、ボルチャート。ハリントン、J;樋口哲也ムーザー、A;長浜 博シュナイダー、G;スモーラ、C;田中哲也ブラウム、K。松田裕子オスペルカウス、C;クイント、W (2017-08-31)。 「直接測定された反陽子寿命の制限の改善」。新しい物理学ジャーナル。19 (8): 083023。ビブコード:2017NJPh...19h3023S。土井: 10.1088/1367-2630/aa7e73。ISSN 1367-2630。S2CID 125095370。
- ^ Ulmer, S.; et al. (2011年6月20日). 「単一のトラップされた陽子によるスピンフリップの観察」. Physical Review Letters . 106 (25): 253001. arXiv : 1104.1206 . Bibcode :2011PhRvL.106y3001U. doi :10.1103/PhysRevLett.106.253001. PMID 21770638. S2CID 13997553.
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- ^ Devlin, Jack A.; Borchert, Matthias J.; Erlewein, Stefan; Fleck, Markus; Harrington, James A.; Latacz, Barbara; Warncke, Jan; Wursten, Elise; Bohman, Matthew A.; Mooser, Andreas H.; Smorra, Christian; Wiesinger, Markus; Will, Christian; Blaum, Klaus; Matsuda, Yasuyuki (2021-01-25). 「極低温ペニングトラップにおける反陽子超伝導同調検出回路を用いたアクシオン様暗黒物質と光子の結合に関する制約」. Physical Review Letters . 126 (4): 041301. arXiv : 2101.11290 . Bibcode :2021PhRvL.126d1301D. doi : 10.1103/PhysRevLett.126.041301 . PMID 33576660. S2CID 231719186.
- ^ Borchert, MJ; Devlin, JA; Erlewein, SR; Fleck, M.; Harrington, JA; Higuchi, T.; Latacz, BM; Voelksen, F.; Wursten, EJ; Abbass, F.; Bohman, MA (2022-01-06). 「反陽子対陽子電荷質量比の16パーツパートリリオン測定」. Nature . 601 (7891): 53–57. Bibcode :2022Natur.601...53B. doi :10.1038/s41586-021-04203-w. ISSN 0028-0836. PMID 34987217. S2CID 256822230.
- ^ 「BASEが物質と反物質の比較で新たな境地を開く」CERN . 2022年1月14日閲覧。
外部リンク
INSPIRE-HEPにおけるBASE実験の記録