Determination of the charge radius of antiproton and test of CPT symmetry through the Lamb shift measurement of antihydrogen

通过反氢的兰姆位移测量确定反质子的电荷半径并测试CPT对称性

基本信息

批准号：
20H00150
负责人：
黒田直史
金额：
$ 25.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初の見込みよりも反陽子の強度が数分の一、陽電子の強度が数十分の一しかない困難な条件下で、ラムシフト分光に使える2S状態反水素原子の検出にむけ、まず反水素原子の生成の確認実験を行った。本研究における反水素合成は、これまでの幾つかの実験とは違って6keVという比較的高い運動ネネルギーを持つ反水素原子を生成する。これは、反陽子とポジトロニウムとの荷電交換反応において特異的なエネルギーであり、2S状態が多く含まれると予想されている。反水素原子の検出には、反陽子ビーム輸送のトリガとシンチレータからの信号の同時計測および、MCPに反水素原子が衝突したときに出てくる荷電パイ中間子の飛跡の検出による解析を試みた。MCPの後段には蛍光板をつけてあり、これを1マイクロ秒の短い時間でシャッターを切れる高速カメラを用いて、反陽子ビームのトリガにあわせ画像を記録できるようにした。およそ7000回の反陽子ビームとポジトロニウムの「混合」とおよそ8500回のバックグラウンドを取得することに成功した。現状では1回あたり0.5から2個の反水素原子が期待されており、現在取得したデータの解析を進めている。また、反陽子ビームの質的改善を図るため、新規に開発されている反陽子トラップでの反陽子の冷却と密度分布制御にむけた電子プラズマでの模擬実験を行い、電子プラズマの径方向圧縮と反陽子冷却の最初の兆候を確認した。マイクロ波分光装置については、反水素原子ビームラインに組込むためのチャンバーと分光器のサポート、真空導入機構を設計・製作した。

在困难的条件下，抗新原子的强度是原始预期的一小部分，正上子的强度仅是几十分之一，我们首先进行了一个实验，以确认抗氢原子的形成，以检测2S-StATE抗Hydrogen原子，以用于冲突射击光谱镜头。与以前的一些实验不同，这项研究中的抗氧合成可产生抗溶质原子，动力学含量相对较高，为6 keV。这是抗抗原子和正电子之间的电荷交换反应中的特定能量，预计将包含大量2S状态。为了检测抗氢原子，我们试图触发抗原子束传输，并同时从闪烁体中分析信号，并检测到抗Hydrogen Atoms与MCP相撞时出现的带电先锋的轨道。将荧光板连接到MCP的后部，并使用可以在1微秒的短时间内关闭快门的高速摄像头，可以根据反普罗顿束的触发来记录图像。它成功地获得了大约7,000张反普罗顿束和“混合”和大约8,500个背景。目前，预计每节期限为0.5至2个抗氢原子，我们目前正在分析我们获得的数据。此外，为了提高抗蛋白束的质量，我们进行了一个模拟实验，使用电子等离子体来控制新开发的抗蛋白陷阱中抗蛋白酶和密度分布的冷却，并确认了径向压缩的首先迹象和电子等离子体的抗蛋白冷却。对于微波光谱仪，设计和制造了用于掺入抗Hydrogen原子光束线的腔室，光谱仪支撑和真空引入机理。