研究紹介

主任研究員研究室

Ulmer基本的対称性研究室

主任研究員 ULMER Stefan (Ph.D.)
ULMER Stefan (Ph.D.)

当研究室はスイスCERNの反陽子減速器施設においてBASE共同研究を率いています。研究の目的は、陽子と反陽子の磁気モーメントや電荷質量比等の基本的性質を高精度で比較することで、これにより標準理論における最も基本的な対称性、CPT対称性の非常に厳密なテストが実現されます。この目的を達成するため、当研究室は高度なペニングトラップを開発し、反陽子と陽子の質量電荷比を1兆分の69、陽子と反陽子の磁気モーメントをそれぞれ10億分の3.3、1000万分の8といういずれもこれまでにない精度で測定しました。これは、バリオンセクターでこれまで確認された最も高精度のCPT対称性テストとなっています。現在、反陽子の磁気モーメントの測定精度を少なくとも100倍向上させるため二重ペニングトラップ法の導入を進めています。最近、単反陽子のスピン遷移を高い信頼性で観測することにも成功しました。これは、上の目的に必須の実験手法です。

以上に加え、当研究室はASACUSA-CUSP実験に参加し、反水素の超微細遷移の高分解能分光法の開拓を進めており、この実現にキーとなる反水素ビーム生成には成功しました。また自然単位における陽子質量のより高精度な測定を目指し、理研とマックスプランクの共同研究に参画しています。

研究主分野

物理学

研究テーマ

  • 陽子と反陽子の磁気モーメントの高精度測定
  • 反水素の超微細分光
  • 高精度ペニングトラップ実験のための新技術開発

主要論文

「*」は、理研外のみでの成果です。
  1. Smorra C., Mooser A., Besirli M., Bohman M., Borchert M., Nagahama H., Schneider G., Higuchi T., Tanaka T., Sellner S., Blaum K., Matsuda Y., Ospelkaus C., Quint W., Walz J., Yamazaki Y., Ulmer, S.:
    "Observation of individual spin quantum transitions of a single antiproton"
    Phys. Lett. B 769, 1 (2017)
  2. Nagahama H., Smorra C., Sellner S., Besirli M., Borchert M., Mooser A., Schneider G., Higuchi T., Tanaka T., Blaum K., Matsuda Y., Ospelkaus C., Quint W., Walz J., Yamazaki Y., Ulmer, S.:
    "Sixfold Improved Single Particle Measurement of the Magnetic Moment of the Antiproton"
    Nature Communications 8, 14084 (2017)
  3. Ulmer S., Smorra C., Mooser A., Franke K., Nagahama H., Schneider G., Higuchi T., Van Gorp S., Blaum K., Matsuda Y., Quint W., Walz J. & Yamazaki Y.:
    "High precision comparison of the antiproton to proton charge-to-mass ratio"
    Nature 524, 196 (2015)
  4. Smorra C., Mooser A., Franke K., Nagahama H., Schneider G., Higuchi T., Van Gorp S., Blaum K., Matsuda Y., Quint W., Walz J., Yamazaki Y. and Ulmer S.:
    "The BASE Experiment"
    Eur. Phy. Journ. Spec. Top. 224, 3055 (2015)
  5. Smorra C., Mooser A., Franke K., Nagahama H., Schneider G., Higuchi T., Van Gorp S., Blaum K., Matsuda Y., Quint W., Walz J., Yamazaki Y. and Ulmer S.:
    "A Reservoir Trap For Antiprotons"
    Int. Journ. Mass. Spec. 389, 10 (2015)
  6. *Mooser A., Ulmer S., Blaum K., Franke K., Kracke H., Leiteritz C., Quint W., Rodegheri C.C., Smorra C. Walz J.:
    "Direct High-Precision Measurement of the Magnetic Moment of the Proton"
    Nature 509, 596--599 (2014)
  7. Kuroda N., Ulmer S., Murtagh D., Van Gorp S., Nagata Y., Diermaier M., Federmann S., Leali M., Malbrunot C., Mascagna V., Massiczek O., Michishio K., Mizutani T., Mohri A., Nagahama H., Ohtsuka M., Radics B., Sakurai S., Sauerzopf C., Suzuki K., Tajima M., Torii H. A., Venturelli L, Wuenschek B., Zmeskal J., Zurlo N., Higaki H., Kanai Y., Lodi Rizzini E., Nagashima Y., Matsuda Y, Widmann E., Yamazaki Y.:
    "A source of antihydrogen for in-flight hyperfine spectroscopy"
    Nature Communications 5, 3089 (2014)
  8. A. Mooser, H. Kracke, K. Blaum, S. Braeuninger, K. Franke, W. Quint, C. C. Rodegheri, S. Ulmer, and J. Walz.:
    "Resolution of Single Spin Flips of a Single Proton"
    Phy. Rev. Lett. 110, 140405 (2013)
  9. S. Ulmer, K. Blaum, H. Kracke, A. Mooser, W. Quint, C. C. Rodegheri, and J. Walz.:
    "Direct Measurement of the Free Cyclotron Frequency of a Single Particle in a Penning Trap"
    Phys. Rev. Lett. 107, 103002 (2011)
  10. S. Ulmer, C. C. Rodegheri, H. Kracke, K. Blaum, A. Mooser, W. Quint, and J. Walz.:
    "Observation of spin flips with a single trapped proton"
    Phys. Rev. Lett. 106, 253001 (2011)

メンバーリスト

主宰者

ULMER Stefan
主任研究員

メンバー

山崎 泰規
研究員
SMORRA Christian
特別研究員
MOOSER Andreas
特別研究員
SELLNER Stefan
特別研究員
長濱 弘季
特別研究員
DUPRE Pierre
協力研究員

お問い合わせ先

〒351-0198 埼玉県和光市広沢2-1

stefan.ulmer [at] cern.ch
※[at]は@に置き換えてください。

関連リンク

最新の研究成果

2017年10月19日: 報道発表資料
反陽子の磁気モーメントの超高精度測定

イベント・シンポジウムなど

研究年次報告書

その他の関連情報