陽子の磁気モーメント 理研 超高精度で直接測定

摘要

理化学研究所ウルマー国際主幹研究ユニットのステファン·ウルマーユニットリーダーを中心とするチームと、ドイツのマインツ大学、重イオン研究所(GSI)、マックス·プランク物理学研究所との共同研究グループはこのほど、陽子の磁気モーメントを直接測定し、相対誤差が10億分の3.3(3.3ppb)という超高精度な測定値を得ることに成功した。物質-反物質対称性の検証の半分を達成した成果として注目される。陽子と反陽子の磁気モーメントを正確に測定し、両者を比較することは、素粒子物理学における標準理論の検証につながる。標準理論は、既知の素粒子間で生じる電磁相互作用など基本的な相互作用に関する理論であり、荷電共役変換(C)、空間反転(P)、時間反転(T)を同時に行うCPT変換に関して不変である。これは、物質が反物質に入れ替わり、時間が逆に流れる鏡像宇宙において観測される物理量は、宇宙で観測されるものと等しいことを意味する。したがって、ある物質とその反物質の質量および寿命はまったく同じでなければならず、互いに磁気モーメントは等しく、かつ符号は反対でなければならない。この意味で、陽子と反陽子の磁気モーメントを正確に測定し、比較することは標準理論の検証になり、また、もしそれらの違いが実証されれば、物質-反物質の非対称性の説明が可能となる。