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2015年8月14日 (金)

反陽子と陽子の質量を一千億分の一の超高精度で決定

-空間の一様性や反物質に働く重力研究
にも新たな知見-
2015年8月13日
理化学研究所
東京大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 ビッグバンで生成される物質と反物質が
正確に等量であることを、現在の物理学の
基礎になっている標準模型
(自然界で知られている4つの相互作用の
うち、重力相互作用を除いた、
電磁的相互作用、弱い相互作用、
強い相互作用の3つを記述する理論)が
予言しています。
 
 しかし、宇宙は物質ばかりで、反物質は
見当たりません。
 
 なぜ、反物質が消えたのか…?
 
 この謎を解くカギの一つが
「CPT対称性」であるといわれています。
 
 CPT対称性は物理学の最も基本的な
対称性で、
荷電共役変換(C)、
空間反転(P)、
時間反転(T)
の3つの変換を同時に行うことを
意味します。
 
 物質と反物質の振る舞いに違いが
見つかれば、CPT対称が破れていることを
意味します。
 
 従来、この領域の研究は大型加速器を
使って、よりエネルギーの高い粒子を
生成することで進められてきました。
 
 しかし、施設の大型化にはコスト面
ばかりで無く規模自体にも制限があるため、
それを補う研究アプローチとして粒子の
超高精度計測が注目されています。
 
 理研の研究者などで構成された
国際共同研究グループは、代表的な
反物質である「反陽子」を用い、
その性質が代表的な物質である「陽子」と
まったく同じなのか、それとも何らかの
違いがあるのかを高精度でテスト
しました。
 
 反陽子と水素イオンの
サイクロトロン周波数を高精度で
決定できる手法を採用し、
さらに超高感度な計測系を開発しました。
 
 これにより、反陽子や陽子の質量電荷比
の高精度測定に要する時間を、これまでの
70分の1に短縮できました。
 
 測定の結果、両者は1千億分の1の程度の
非常に高い精度で一致していることが
明らかになりました。
 
 得られた精度は、陽子と反陽子を用いた
CPT対称性テストとしては世界最高の値
です。
 
 また、反半物質と物質の間に働く重力
(今回の実験では、反陽子と地球の間に
働く重力)が物質間に働く重力
(陽子と地球の間に働く重力)と
8.7×10-7で一致していること、
日周変化が7.2x10-10以下であることも
示しました。
 
 今後は、反陽子の磁気モーメントを
ppbレベル高精度で測定し、
CTP対称性テストの高精度化を図ります。
 
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 ふ~ん。
 良く理解できませんが、何故か興味が
あるのです。
 
 物質と反物質、何故反物質が消えた
のか?
 疑問がわきますよね。
 
 この謎を解くカギの一つが「CPT対称性」
らしいのです。
 
 結論は、「CPT対称性」の破れは
なさそうだと言うことのようです。
 
 現代物理学の基礎はまだ盤石のよう。
 
 物理学の検証にはお金がかかりますね。
 その為の設備費は莫大。

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