岸本グループ 研究室紹介.

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1 岸本グループ 研究室紹介

2 CPT 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
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 電荷反転 空間反転 時間反転 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 2008/02/21 Illinois

3 0n 2重ベータ崩壊 粒子と反粒子が転換可 ニュートリノはマヨラナ粒子 宇宙の粒子数の生成 レプトジェネシス 粒子（レプトン）数の破れ
e n p 粒子と反粒子が転換可 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） 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 - n e マヨラナ質量 n n p マヨラナ

4 相対論＋不確定性→反粒子 ・相対論： 情報の届かない領域 ・不確定性： 短時間・短距離なら 時間 何所とも相互作用 →時間を逆行する粒子
未来 ・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 時間 光 ディラック方程式 陽電子 ファイマン 今 距離 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) 過去

5 48Caの２重ベータ崩壊 CANDLES Q値が最大 存在比 0.187% 大型検出器 4.28 MeV バックグランドフリー
48Scへの崩壊禁止 （角運動量が６変化）

6 CANDLES検出器 CANDLES III 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

7 CANDLES III（阪大理） CaF2: 191 kg 103 cm3×60 Tank: Φ2.8×h2.6 m PMT: 13”×32
15”×　8 Two phase system

8 CANDLES III（地下） H22年度 ・実験装置完成 ・測定開始 物質と反物質 粒子数の非保存 神岡地下実験施設 スーパー
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 CaF2結晶 掘削：東大 実験室整備：阪大 光センサー （光電子増倍管）

9 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

10 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 BNLでの実験 引力 KEKでの実験 引力 J-PARCでの実験
フェルミ面（高密度） - S　 斥力 K－中間子（ボーズ粒子） K-核相互作用　引力？ 陽子 K中間子のボーズ・アインシュタイン凝縮 ハイペロン 中性子 BNLでの実験　引力 KEKでの実験　引力 J-PARCでの実験 電子の縮退圧 電荷の中性

11 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

12 We have observed charged and neutral kaons in the secondary beam lines
(K1.8BR, K1.8 and KL) of Hadron Experimental Hall. SKS π+ K+ +1.8GeV/c K0L→π+π-π0 K1.8 KL Beamlines look like this. By the kaon separator the kaon is clearly separated. ● The beamline here looks like this. This is called the SKS spectrometer. ● ● The next beam line looks like this, and ● ● neutral kaon line looks like this. ● We completed beamline adjustment and all experiments are waiting for beams in the fall of this year. Therefore, unfortunately, I cannot show any data at this conference. K1.8BR T1 target 99.5% Extraction Efficiency Achieved 30GeV proton beam １０分

13 研究テーマ（素粒子核分光） 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 ハイパー核と一般化された核力
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 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） 加速器実験

14 ４年生で 前期：セミナー、簡単な実験 中期：研究テーマの検討 後期：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 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

15 過去の４年生の研究テーマ 48Caのβ崩壊: world record 48Caのβ崩壊 崩壊時間スペクトル中の干渉性：
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)

16 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。
48Caの半減期の測定 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。 1038keV 1311keV 5.5ps 983keV

17 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。
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。 試料スペース 10.53 cm3 NaI5 NaI4 NaI6 NaI3 NaI2 NaI1 検出器の大きさ10.5×10.5×21cm3

18 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。
NaI5 線形でフィット可 NaI3 NaI4 NaI6 NaI2 NaI1 5MeV 1MeV

19 結果 半減期 T1/2 > 6.2×1015 year T1/2> 1.0×1018 year
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