岸本グループ研究室紹介 1 CPT 電荷反転空間反転時間反転パリティの破れ b崩壊 m崩壊 CPの破れ K中間子崩壊 B中間子崩壊宇宙はなぜ物質だけの世界なのか・物質と反物質の世界が少し違う・物質⇔反物質（粒子数保存則の破れ） 0n 2重ベータ崩壊 2 0n 2重ベータ崩壊 e n • 粒子と反粒子が転換可 p n- マヨラナ質量 – 粒子（レプトン）数の破れ – 反粒子：ディラック（量子力学、相対論） n e n p • ニュートリノはマヨラナ粒子 – 中性のニュートリノだけ可 • 宇宙の粒子数の生成 – CPと組み合わせて • レプトジェネシスマヨラナ 3 相対論＋不確定性→反粒子未来光時間今過去・相対論：情報の届かない領域・不確定性：短時間・短距離なら何所とも相互作用 →時間を逆行する粒子反粒子（運ぶ物理量が逆）電荷、スピン（カイラリティ）等ディラック方程式距離陽電子ファイマン電荷：保存カイラリティ：質量で破れるニュートリノ振動(質量差) 4 48Caの２重ベータ崩壊 • Q値が最大 – 4.28 MeV – バックグランドフリー • 存在比 0.187% • 大型検出器 –CANDLES + 0 48 Ca 6+ 48 Sc + 2 + 0 48 Ti 48Scへの崩壊禁止（角運動量が６変化） – III@理学部⇒神岡 5 CANDLES検出器 10×10×10 cm3 CaF2 crystals (1000 cubes) in liquid scintillator Vessel CANDLES IV 3.2 t CaF2 48Ca 3.2 kg (natural) CANDLES III CaF2 300kg (結晶100個) ＠理学部 ⇒神岡地下実験室 1. バックグランドの減少 2. エネルギー分解能 6 CANDLES III（阪大理） Tank: Φ2.8×h2.6 m CaF2: 191 kg 103 cm3×60 PMT: 13”×32 15”× 8 Two phase system 7 H22年度・実験装置完成・測定開始 CANDLES III（地下）  神岡地下実験施設  物質と反物質粒子数の非保存東京大学宇宙線研究所スーパーカミオカンデ CANDLES本体タンク実験室D CANDLESタンク内部掘削：東大実験室整備：阪大光センサー（光電子増倍管） 8 CaF2結晶中性子星（巨大原子核）ストレンジネス無し M ~2 太陽質量ストレンジネス M ~1.5 太陽質量 r ~ 3-5 r0 核物質ハイペロン K中間子凝縮 M~1.4 太陽質量 9 中性子星中での新しい自由度 YN 相互作用（ハイパー核） S - 斥力フェルミ面（高密度） K－中間子（ボーズ粒子） K-核相互作用引力？陽子ハイペロン中性子電子の縮退圧電荷の中性 K中間子のボーズ・アインシュタイン凝縮 BNLでの実験引力 KEKでの実験引力 J-PARCでの実験 10 J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) 50GeV 陽子シンクロトロン 0.75MW 3GeV 陽子シンクロトロン物質・生命ハドロン実験施設ニュートリノリニアック高強度陽子ビーム 11 We have observed charged and neutral kaons in the secondary beam lines (K1.8BR, K1.8 and KL) of Hadron Experimental Hall. SKS +1.8GeV/c π+ K+ K0L→π+π-π0 K1.8 KL K1.8BR T1 target 30GeV proton beam 99.5% Extraction Efficiency Achieved 12 研究テーマ（素粒子核分光）非加速器実験 • 48Caの二重ベータ崩壊とニュートリノの質量 • 宇宙のダークマターの探索 – 阪大理、大塔コスモ観測所、神岡、バークレー加速器実験 • • • • ハイパー核と一般化された核力ストレンジネスの変化する弱い相互作用中性子星とK中間子のBE凝縮中性子過剰ハイパー核 – J-PARC（東海） 13 ４年生で • 前期：セミナー、簡単な実験 – 物理と測定器について – 研究者としてのスキルの習得 • 中期：研究テーマの検討 – 標準的な実験 – 新しいテーマにつながる可能性があるもの – 野心的だができるかどうかわからないもの – 新しい実験技術 • 後期：実験 14 過去の４年生の研究テーマ • • • 48Caのβ崩壊: world record 48Caのβ崩壊 48Caのβ崩壊 – Hawaii（日米合同日本物理学会核物理分科会） • • • • 崩壊時間スペクトル中の干渉性：チェレンコフ検出器の開発陽電子の1光子吸収(SQA) 陽電子の1光子吸収(SQA) – Hawaii（日米合同日本物理学会核物理分科会） 15 48Caの半減期の測定 1038keV 48Scが 48Tiの励起状態に崩壊し、そこから基底状態になる際に放出する3本のγ線を同時計測する。 5.5ps 1311ke V 983keV 16 実験装置のセットアップ 6個の検出器の外側に厚さ5cmの銅を、さらにその外側に厚さ10cmの鉛で覆い、 backgroundを低減させた。 NaI4 NaI5 NaI6 検出器の大きさ 10.5×10.5×21cm3 試料スペース 10.53 cm3 NaI2 NaI3 NaI1 17 エネルギーと時間の関係 • 各検出器のエネルギーと時間の関係を調査。 • 横軸E-1(1/MeV)、縦軸をdelay(nsec)としてフィット。各検出器の時間とエネルギーの関係 NaI 5 50 線形でフィット可 40 NaI3 30 delay(nsec) NaI4 20 10 NaI6 NaI2 0 0.00000 0.20000 0.40000 0.60000 0.80000 1.00000 1.20000 NaI1 -10 -20 1.40000 5MeV 1/E 1MeV 18 結果 • 半減期 – 1昨年 T1/2 > 6.2×1015 year – 昨年の値 T1/2> 1.0×1018 year – 今年：行けそう T1/2> １×1019 year • 次過去の実験値： T1/2>6.0×1018year 理論値： T1/2>7.6×1020year 19