当サイトは、Javascriptを使用しています。Javascriptを無効にして閲覧した場合、コンテンツが正常に動作しないおそれやページが表示されない場合があります。当サイトをご利用の際には、Javascriptを有効にして閲覧下さい。

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（Dr. rer. nat）

English Page

研究概要

当研究室はスイス、ジュネーブにあるCERN（欧州原子核研究機構）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によって、素粒子物理学の標準模型における最も基本的な対称性、CPT対称性、の極めて厳密なテストを進めることです。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16、陽子と反陽子の磁気モーメントをそれぞれ100億分の3、10億分の1.5といういずれもこれまでにない世界最高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。つい最近、我々は反陽子一個のコヒーレント分光という画期的な研究を成功させ、世界に先駆け報告しました。この画期的な分光手法の能力を最大限引き出すためには、外部磁場が安定な実験環境が必須です。これを実現するため、我々は反陽子をオフラインの実験室空間へ輸送する戦略を策定しました。その目的のために、自律的・可搬の反陽子トラップシステム「BASE-STEP」を開発し、先日反陽子のトラック輸送に初めて成功しました。これは、本戦略の順調な実現に向けた大きなマイルストーンです。当研究室は、BASE共同研究に加えて、反水素基底状態の超微細分光を進めるASACUSA-CUSP共同研究、原子質量を最高精度で測定し原子核中の磁気電荷分布を研究するマックスプランク研究所（ハイデルベルグ）のPENTATRAP共同研究、mu-TEX共同研究にも参画しています。

CERNにおけるBASE共同研究の全ての活動は、当Ulmer基本的対称性研究室が主導しています。

研究主分野

数物系科学

研究関連分野

物理学

キーワード

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. Latacz, BM, Erlewein, SR, Fleck, M., Jäger, JI, Abbass, F., Arndt, BP, Geissler, P., Imamura, T., Leonhardt, M., Micke, P., Mooser, A., Schweitzer, D., Voelksen, F., Wursten, E., Yildiz, H., Blaum, K., Devlin, JA, Matsuda, Y., Ospelkaus, C., Quint, W., Soter, A., Walz, J., Yamazaki, Y., Smorra, C., & Ulmer, S.:
"Coherent spectroscopy with a single antiproton spin."
Nature, 664, 64-68 (2025)
2. Leonhardt, M., Schweitzer, D., Abbass, F., Anjum, K. K., Arndt, B., Erlewein, S., Endoh, S., Geissler, P., Imamura, T., Jäger, J. I., Latacz, B. M., Micke, P., Voelksen, F., Yildiz, H., Blaum, K., Devlin, J. A., Matsuda, Y., Ospelkaus, C., Quint, W., Soter, A., Walz, J., Yamazaki, Y., Ulmer, S., & Smorra, C.:
"Proton transport from the antimatter factory of CERN."
Nature, 641, 871–875 (2025)
3. Latacz, B. M., Fleck, M., Jäger, J. I., Umbrazunas, G., Arndt, B. P., Erlewein, S. R., Wursten, E. J., Devlin, J. A., Micke, P., Abbass, F., Schweitzer, D., Wiesinger, M., Will, C., Yildiz, H., Blaum, K., Matsuda, Y., Mooser, A., Ospelkaus, C., Smorra, C., Soter, A., Quint, W., Walz, J., Yamazaki, Y., & Ulmer, S.:
"Orders of magnitude improved cyclotron-mode cooling for nondestructive spin quantum transition spectroscopy with single trapped antiprotons."
Physical Review Letters, 133(5), 053201 (2024)
4. Borchert, M. J., Devlin, J. A., Erlewein, S., Fleck, M., Harrington, J. A., Latacz, B., Wursten, E., Mooser, A. H., Bohman, M. A., Grunhofer, V., Smorra, C., Wiesinger, M., Will, C., Blaum, K., Matsuda, Y., Ospelkaus, C., Quint, W., Walz, J., Yamazaki, Y., & Ulmer, S.:
"A 16 parts-per-trillion measurement of the antiproton-to-proton charge-mass ratio."
Nature, 601, 53-57 (2022)
5. Bohman, M. A., Grunhofer, V., Smorra, C., Wiesinger, M., Will, C., Borchert, M. J., Devlin, J. A., Erlewein, S., Fleck, M., Harrington, J. A., Latacz, B., Wursten, E., Mooser, A. H., Blaum, K., Matsuda, Y., Ospelkaus, C., Quint, W., Walz, J., Yamazaki, Y., & Ulmer, S.:
"LC circuit mediated sympathetic cooling of a proton via image currents."
Nature, 596, 514 (2021)
6. Smorra, C., Stadnik, Y., Bohman, M., Borchert, M. J., Erlewein, S., Harrington, J. A., Devlin, J. A., Blessing, P. E., Higuchi, T., Wiesinger, M., Schneider, G., Mooser, A., Blaum, K., Matsuda, Y., Quint, W., Walz, J., Budker, D., & Ulmer, S.:
"Direct limits on the interaction of antiprotons with axion-like dark matter."
Nature, 575, 310 (2019)
7. Borchert, M. J., Blessing, P. E., Devlin, J. A., Harrington, J. A., Higuchi, T., Morgner, J., Wursten, E., Bohman, M., Wiesinger, M., Smorra, C., Blaum, K., Matsuda, Y., Quint, W., Walz, J., & Ulmer, S.:
"Measurement of ultra-low heating rates in a cryogenic Penning trap."
Physical Review Letters, 122(4), 043201 (2019)
8. G. Schneider, A. Mooser, M. Bohman, N. Schön, J. Harrington, T. Higuchi, H. Nagahama, S. Sellner, C. Smorra, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz, S. Ulmer.:
"Double-trap measurement of the proton magnetic moment at 0.3 parts per billion precision"
Science Vol. 358, Issue 6366, pp. 1081-1084 (2017)
9. C. Smorra, S. Sellner, M. J. Borchert, J. A. Harrington, T. Higuchi, H. Nagahama, T. Tanaka, A. Mooser, G. Schneider, M. Bohman, K. Blaum, Y. Matsuda, C. Ospelkaus, W. Quint, J. Walz, Y. Yamazaki and S. Ulmer.:
"A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment"
Nature 550, 371-374 (2017)
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)