Search for a violation of gravitational inverse square law at a micrometer scale

在微米尺度上寻找违反引力平方反比定律的现象

基本信息

批准号：
21H01096
负责人：
村田次郎
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Rikkyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

重力の決定的な弱さの謎、量子化の困難に突破口を与えうる実験的兆候を探すべく、主にミクロンスケールにおける重力の逆二乗則の検証実験を進めた。前年度までにNewton-Vを改良し、特に重力源とセンサーである50ミクロンのワイヤーを接近させる事に成功した。これにより近距離における逆二乗則検証の精度が大幅に高まり、未検証領域まであと1桁に迫るところまで検証精度を高めることに成功した。検証精度のボトルネックとなっていたアトラクターの軸ブレに対し、測定方法を工夫する事でこの影響を抑制する事が出来た。また、ワイヤーカンチレバーの位置測定に関して、レーザー干渉型変位計の感度が10倍高いものを新たに導入し、センサー由来の分解能の悪化要因を抑える事が出来た。これによって現在、測定のボトルネックは軸ぶれ、センサー分解能を抑えた結果、地面振動が支配的となった。これを考慮し、池袋での地面振動環境が原因である事から、横須賀、松代、神岡にて地面振動レベルの測定と、実際のワイヤーカンチレバーの振動をレーザー干渉型変位計を用いて実測した。結果として振動レベルを1桁下げられる事が判明した。これを受けて、次年度は装置の小型化の後に移設作業を行う予定である。また、余剰次元と並んで重力の量子化のもう一方の突破口であるローレンツ対称性の検証実験も原理検証の後に、本番のデータ収集を行う事が出来た。得られたデータは現在、解析中である。

为了寻找能够为解决引力决定性弱点和量子化困难之谜提供突破性的实验迹象，我们进行了验证引力平方反比定律的实验，主要是在微米尺度上。到前一年，我们改进了 Newton-V，特别是成功地将重力源和 50 微米传感器线靠得更近。这大大提高了短距离平方反比定律验证的精度，并成功将验证精度提高到超出未验证区域一个数量级之内。通过设计新的测量方法，我们能够抑制作为验证精度瓶颈的吸引轴振动的影响。此外，针对悬臂梁的位置测量，我们推出了灵敏度提高10倍的新型激光干涉位移计，能够抑制传感器引起的分辨率下降的因素。因此，现在测量的瓶颈是轴振动，并且由于传感器分辨率降低，地面振动已成为主导。考虑到这一点，由于池袋的地面振动环境是原因，我们测量了横须贺、松代和神冈的地面振动水平，并使用激光干涉位移计实际测量了实际钢丝悬臂的振动。结果发现，振动水平可以降低一个数量级。针对这一情况，我们计划明年在缩小设备规模后进行搬迁工作。此外，在验证了洛伦兹对称性原理（这是引力量子化和额外维度方面的又一突破）之后，我们能够收集到实际数据。目前正在对获得的数据进行分析。