原子・原子核を応用して、素粒子標準理論のその先へ

基本対称性の破れ（市川・高峰）

元素合成の謎をさらにたどって、そもそも我々の宇宙に存在する「物質」はどのように創生されたのでしょうか？宇宙初期での物質創生には、現在の素粒子の標準理論に組み込まれているよりも格段に大きなCP対称性、あるいは時間反転対称性の破れが必要です。そのような時間反転対称性の破れが、身近な系にごくわずかに現れているかもしれません。原子や原子核の電気双極子モーメント（Electric dipole moment, EDM）はその有力な候補です。この研究では、わずかなEDMを大きく増幅しうる原子核の性質に注目して、原子核あるいは原子に現れうるEDMの探索を行います。EDMの探索実験では、核スピンの動きを観測・操作して歳差運動を半永久的に維持することのできる核スピンメーザーを開発して、EDMが歳差周波数に及ぼすわずかな効果の超精密測定を行っています。

標準理論を超える新粒子探索（高峰・市川）

上記のEDM以外にも、標準理論を超える物理現象を生み出す新粒子の候補が予言されています。例えば、「強いCP問題」の解決につながると期待されるアクシオン的粒子や、中性子と電子の間で交換される可能性のある新しいボゾンを、原子物理・原子核物理的手法を応用することで探索します。これらの探索実験は、加速器を使わないテーブルトップの実験装置を用いて行います。