高感度の新型中性子干渉計の開発に成功―中性子の相互作用の精密測定が可能に―

　日野正裕 複合原子力科学研究所教授、藤家拓大 理化学研究所大学院生リサーチ・アソシエイト（現：同研究パートタイマー）（兼：名古屋大学博士課程学生）、山形豊 同チームリーダー、細畠拓也 同上級研究員、北口雅暁 名古屋大学准教授、三島賢二 高エネルギー加速器研究機構特別准教授らの共同研究グループは、従来手法を大幅に上回る感度で中性子に及ぼされる相互作用を測定できる、新型中性子干渉計の開発に成功しました。本研究成果は、中性子の相互作用の測定の限界を打開し、物理学の発展に寄与することが期待されます。

　量子ビームの一種である中性子を利用した干渉計は、中性子が波動として分割・重ね合わせできる性質を利用することで、中性子による相互作用を精密に測定できます。中性子干渉計は、測定感度の高さから、これまで物質分析などのさまざまな物理実験に利用され、物理学の発展に貢献してきました。しかし、従来の中性子干渉計は、ビーム制御の難しさと実験体系の制約から感度向上に限界がありました。

　本研究グループは、従来手法と全く異なる原理を用いた新型中性子干渉計を開発しました。本装置は人工的に作成した中性子反射ミラーを高精度に配置することで幅広い波長帯域の中性子を利用できるようになったため、従来型と比べて飛躍的に感度が向上したことに加え、取り扱いが容易になりました。今回開発した干渉計は、物質分析の高精度化だけでなく、原子核や素粒子の間に働く力の研究や宇宙膨張の謎の解明など、幅広い分野の研究に活用されると期待されます。

　本研究成果は、2024年1月12日に、国際学術誌「Physical Review Letters」にオンライン掲載されました。