電子と陽電子から成るポジトロニウムは、ボソン(スピンが整数の粒子)です。ボソンは同じ状態を複数の粒子がとることが許されているため、低温に冷却すると一般にボース-アインシュタイン凝縮を起こすと考えられています。ポジトロニウムは質量が約1MeVと非常に軽いためにドブロイ波長が長く、この結果、一般の原子と比べて高い温度で凝縮すると計算されています(10¹⁸個/ccで10K)。もし反物質を含んだ系でボース-アインシュタイン凝縮を起こすことができれば、物質と反物質の対称性の研究や、ガンマ線レーザーの生成といった観点で大きな成果が期待できます。われわれのグループはシミュレーションを用い、ポジトロニウムを冷却する際に、レーザー冷却と呼ばれる手法をとることでボース-アインシュタイン凝縮可能な温度まで冷却できることを示しました。

また、低温に冷やした微小空間中でポジトロニウムがどのように冷えていくかを詳細に調べました。現在は、冷却用レーザー光源の開発や、高密度陽電子ビームの開発などをおこなっているところです。

発表資料

• Development of nanoporous materials to form dense and cold positronium for Bose-Einstein condensation, (石田明、2024年10月30日、The 13th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC13)、金沢商工会議所)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度・低温ポジトロニウム生成材の開発, (石田明、2024年9月25日、日本物理学会第79回年次大会、北海道大学)
• Demonstration of one-dimensional chirp cooling of positronium to ultra-low temperatures, (周健治、 International Conference on Exotic Atoms and Related Topics and Conference on Low Energy Antiprotons (EXA/LEAP2024), 2024年8月27日、オーストリア)
• Prospects for Positronium Bose-Einstein Condensation, (石田明、 International Conference on Exotic Atoms and Related Topics and Conference on Low Energy Antiprotons (EXA/LEAP2024), 2024年8月27日、オーストリア)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度・低温ポジトロニウム生成用ナノ材料の開発、(石田明、2024年7月4日、第61回アイソトープ・放射線研究発表会、日本科学未来館)
• ポジトロニウムのボース・アインシュタイン凝縮(高密度化・冷却の現状と今後の方針)、(石田明、2024年3月20日、日本物理学会2024年春季大会、オンライン)
• 低温・高密度ポジトロニウム生成材としてのシリカエアロゲルの性能評価、(牧和真、2024年3月20日、日本物理学会2024年春季大会、オンライン)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度・低温ポジトロニウム生成材の開発、(石田明、2024年3月20日、日本物理学会2024年春季大会、オンライン)
• ナノ空孔中におけるポジトロニウム消滅現象のポジトロニウムレーザー冷却に対する影響評価 (ポスター) (Randall W. Gladen、2023年度量子ビームサイエンスフェスタ、2024年3月6日、水戸市民会館)
• 飛行時間測定による低温ナノ多孔質酸化物材料中のポジトロニウム冷却評価 (ポスター) (Randall W. Gladen、2023年度量子ビームサイエンスフェスタ、2024年3月6日、水戸市民会館)
• Cooling positronium to ultralow velocities with a chirped laser pulse train, (K. Shu et al.、Nature (2024) doi: 10.1038/s41586-024-07912-0、arXiv: 2310.08761)
• ポジトロニウムのチャープ冷却に用いる光パルス列の時間・周波数構造の観測, (宮本尚樹、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月17日、東北大学)
• 低温ポジトロニウムのドップラー分光法の開発, (魚住亮介、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月17日、東北大学)
• チャープする光パルス列によるポジトロニウムのレーザー冷却, (周健治、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月17日、東北大学)
• Pulse Pile-up Deconvolution Methods via Machine Learning (ポスター), (R. W. Gladen、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月17日、東北大学)
• 低温シリカエアロゲルの ポジトロニウム飛行時間測定, (石田明、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月18日、東北大学)
• ポジトロニウムの高分解能レーザー分光を実現する電離陽電子の高感度検出, (田島陽平、日本物理学会第78回年次大会、2023年9月18日、東北大学)
• Recent progress towards positronium Bose-Einstein condensation, (石田明、XXXIII International Conference on Photonic, Electric and Atomic Collisions (ICPEAC 2023)、2023年7月27日、カナダ)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム生成用ナノ材料開発, (石田明、第60回アイソトープ・放射線研究発表会、2023年7月6日、日本科学未来館)
• ポジトロニウムレーザー冷却実験の現状 (ポスター), (周健治、量子ビームサイエンスフェスタ、2023年3月15日、つくば&ハイブリッド開催)
• Development of a porous silica cavity for laser excitation of confined positronium, (Kenji Shu et al.、JJAP Conf. Proc. 9(2023)011202)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した ポジトロニウム生成用試作ナノ材料の ポジトロニウム飛行時間測定による性能評価, (石田明、京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2022年12月9日、ハイブリッド開催)
• Positronium Laser Cooling: Improving detector pulse analysis efficiency via machine learning, (Randall W. Gladen、京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2022年12月9日、ハイブリッド開催)
• ポジトロニウム冷却に最適化したサブマイクロ秒紫外パルスレーザー光源の帯域増強, (周健治、日本物理学会2022年秋季大会、2022年9月14日、東京工業大学)
• ポジトロニウムのレーザー冷却実験, (魚住亮介、日本物理学会2022年秋季大会、2022年9月14日、東京工業大学)
• 飛行時間測定によるポジトロニウム生成用試作ナノ材料の性能評価, (石田明、日本物理学会2022年秋季大会、2022年9月12日、東京工業大学)
• Positronium Laser Cooling: Improving detector pulse analysis efficiency via machine learning, (R. W. Gladen、日本物理学会2022年秋季大会、2022年9月12日、東京工業大学)
• ポジトロニウムのボース・アインシュタイン凝縮I (全体像と高密度ポジトロニウム生成), (石田明、日本物理学会2022年秋季大会、2022年9月7日、岡山理科大学)
• ポジトロニウムのレーザー冷却の実証実験, (田島陽平、日本物理学会202年秋季大会、2022年9月7日、岡山理科大学、学生優秀発表賞受賞)
• Recent progress in positronium laser cooling, (A. Ishida、19th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-19)、2022年8月24日、フィンランド(オンライン))
• Development of a Deep-ultraviolet Chirped Pulse Laser for Doppler Cooling of Positronium (poster), (Y. Tajima、The 27th international Conference on Atomic Physics (ICAP2022)、2022年7月18日、カナダ)
• ポジトロニウムの高分解能速度分布測定法の開発, (魚住亮介、第59回アイソトープ・放射線研究発表回、2022年7月6日、オンライン開催、若手優秀講演賞受賞)
• Experimental progress towards measuring antimatter gravity using positronium, (K. Shu, 23rd International Conference on General Relativity and Gravity (GR23), 2022年7月5日、オンライン開催)
• 反物質量子凝縮体によるガンマ線レーザーの実現、(石田明、JST創発的研究支援事業「融合の場」、2022年5月26日、発表資料、ポスター)
• ポジトロニウムのレーザー冷却に向けた深紫外チャープパルス光源の開発, (田島陽平、日本物理学会第77回年次大会、2022年3月17日、オンライン開催、学生優秀発表賞受賞)
• ポジトロニウム冷却のためのサブマイクロ秒紫外パルスレーザー光源の帯域増強, (周健治、日本物理学会第77回年次大会、2022年3月17日、オンライン開催)
• ポジトロニウムの高分解能速度分布測定法の開発, (魚住亮介、日本物理学会第77回年次大会、2022年3月17日、オンライン開催)
• ポジトロニウムのレーザー冷却実証に向けたドップラー分光法の開拓, (小林拓豊、日本物理学会第77回年次大会、2022年3月17日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却, (石田明、日本物理学会第77回年次大会、2022年3月16日、オンライン開催)
• ポジトロニウムのレーザー冷却を見据えたドップラー分光法の開拓, (魚住亮介、2021年度量子ビームサイエンスフェスタ、2022年3月8日、オンライン開催)
• Observation of orthopositronium thermalization in silica aerogel at cryogenic temperatures, (K. Shu et al., Phys. Rev. A 104(2021)L050801)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度ポジトロニウム生成材料の開発, (石田明、日本物理学会2021年秋季大会、2021年9月21日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却, (石田明、日本物理学会2021年秋季大会、2021年9月17日、オンライン開催)
• Enhanced decay and line broadening of 2P ortho-positronium inside silica pores, (K. Shu、12.5th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC12.5)、2021年9月3日、オンライン開催)
• Dense positronium formation for Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、12.5th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC12.5)、2021年8月31日、オンライン開催)
• Development of a high-resolution probing laser suited for cold positronium spectroscopy, (R. Uozumi、12.5th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC12.5)、2021年8月31日、オンライン開催)
• Development of a chirped pulse laser for cooling positronium, (Y. Tajima、12.5th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC12.5)、2021年8月31日、オンライン開催)
• Experimental progress in physics of cold positronium, (K. Shu、Fundamental Physics Using Atoms 2021 (FPUA2021)、2021年8月5日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現のためのポジトロニウム冷却, (石田明、第58回アイソトープ・放射線研究発表回、2021年7月9日、オンライン開催)
• Theoretical Analysis and Experimental Demonstration of a Chirped Pulse-Train Generator and its Potential for Efficient Cooling of Positronium, (K. Yamada et al., Physical Review Applied 16(2021)014009)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却, (石田明、日本物理学会第76回年次大会、2021年3月15日、オンライン開催)
• ポジトロニウムのレーザー冷却実験, (周健治、日本物理学会第76回年次大会、2021年3月13日、オンライン開催)
• Psのレーザー冷却の実証に向けた温度測定実験(ポスター), (魚住亮介、2020年度量子ビームサイエンスフェスタ、2021年3月10日、オンライン開催
• ポジトロニウムのレーザー冷却を目指した高密度陽電子源の開発, (橋立佳央理、2020年度修士学位論文)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却(1), (石田明、京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2020年12月11日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却(2), (周健治、京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2020年12月11日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (石田明、日本物理学会2020年秋季大会、2020年9月16日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (橋立佳央理、日本物理学会2020年秋季大会、2020年9月16日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度ポジトロニウム生成材料の開発, (石田明、日本物理学会2020年秋季大会、2020年9月8日、オンライン開催)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (橋立佳央理、日本物理学会第75回年次大会、2020年3月16日、名古屋大学(現地開催中止))
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (山田恭平、日本物理学会第75回年次大会、2020年3月16日、名古屋大学(現地開催中止))
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却III, (周健治、日本物理学会第75回年次大会、2020年3月16日、名古屋大学(現地開催中止))
• Laser Excitation of Confined Positronium in Porous Materials for Rapid Cooling, (周健治、2019年度博士学位論文)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム高速冷却光源の開発, (山田恭平、2019年度修士学位論文)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現のためのポジトロニウム冷却, (石田明、京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2019 年 12 月 5 日、京都大学)
• Development of cooling laser for positronium Bose-Einstein condensation, (山田恭平、4th Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS 2019)、2019年11月1日、奈良)
  Development of focusing lens for high-density positron beam, (橋立佳央理、4th Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS 2019)、2019年11月1日、奈良)
  Excitation of positronium by laser for efficient cooling, (周健治、4th Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS 2019)、2019年11月1日、奈良)
  Experimental progress towards positronium Bose-Einstein condensation, (石田明、4th Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS 2019)、2019年10月31日、奈良)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (山田恭平、日本物理学会2019年秋季大会、2019年9月17日、山形大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現を目指したポジトロニウム冷却II, (周健治、日本物理学会2019年秋季大会、2019年9月17日、山形大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度・低温ポジトロニウム生成, (石田明、日本物理学会2019年秋季大会、2019年9月12日、岐阜大学)
• 物質反物質非対称性探索を目指したポジトロニウムのレーザー冷却, (周健治他、Photon Factory NEWS Vol. 37 No. 2 (2019) p.p.23-26)
• Recent progress towards positronium Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、15th International Workshop on Positron Beam Techniques and Applications (SLOPOS-15)、2019 年 9 月 2 日、チェコ)
• Experimental progress towards positronium Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、8th International Conference on New Frontiers in Physics (ICNFP 2019)、2019 年 8 月 26 日、希臘)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (山田恭平、第56回アイソトープ・放射線研究発表会、2019 年 7 月 4 日、東京大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (周健治、第56回アイソトープ・放射線研究発表会、2019 年 7 月 4 日、東京大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却III, (橋立佳央理、第56回アイソトープ・放射線研究発表会、2019 年 7 月 4 日、東京大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、日本物理学会第 74 回年次大会、2019 年 3 月 15 日、九州大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (橋立佳央理、日本物理学会第 74 回年次大会、2019 年 3 月 15 日、九州大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却III, (山田恭平、日本物理学会第 74 回年次大会、2019 年 3 月 15 日、九州大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指した高密度ポジトロニウム精製材料の開発, (石田明、日本物理学会第 74 回年次大会、2019 年 3 月 14 日、九州大学)
• ポジトロニウムレーザー冷却のための新しいシリカキャビティとガンマ線検出手法の試験(ポスター), (周健治、2018年度量子ビームサイエンスフェスタ、2019 年 3 月 12 日、つくば国際会議場)
• ポジトロニウムのレーザー冷却に向けた陽電子ビームの収束及び時間分解能改善(ポスター), (山田恭平、2018年度量子ビームサイエンスフェスタ、2019 年 3 月 12 日、つくば国際会議場)
• ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮実現を目指した研究(ポスター), (周健治、第4回 TIA光・量子計測シンポジウム、2019 年 3 月 8 日、つくば国際会議場)
• Recent Progress towards Positronium Bose-Einstein Condensation, (K. Yamada、The 11th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2019), 2019 年 3 月 4 日、沖縄)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (山田恭平、京大複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2018 年 12 月 6 日、京都大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (周健治、京大複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」、2018 年 12 月 6 日、京都大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、日本物理学会 2018 年秋季大会、2018 年 9 月 17 日、信州大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (山田恭平、日本物理学会 2018 年秋季大会、2018 年 9 月 17 日、信州大学)
• Development of cooling system for positronium, (K. Shu、18th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-18), 2018 年 8 月 22 日、Orlando、米国)
• Positron focusing system and positronium thermalization measurement for realizing postronium Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、18th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-18), 2018 年 8 月 22 日、Orlando、米国)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現を目指したポジトロニウム冷却, (周健治、第55回アイソトープ・放射線研究発表会、2018 年 7 月 5 日、東京大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (石田明、日本物理学会第73回年次大会、2018 年 3 月 22 日、東京理科大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (周健治、日本物理学会第73回年次大会、2018 年 3 月 22 日、東京理科大学)
• Recent progress in positronium experiments for Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、Low Energy Antiproton Physics Conference 2018 (LEAP2018), 2018 年 3 月 15 日、Paris、仏国)
• ボース・アインシュタイン凝縮の実現を目指したポジトロニウムの冷却用光源の開発, (村吉諄之、2017年度修士学位論文)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現を目指したポジトロニウム冷却, (周健治、第60回放射線化学討論会、2017 年 9 月 27 日、産業技術総合研究所)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、日本物理学会2017年秋季大会、2017 年 9 月 13 日、宇都宮大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (村吉諄之、日本物理学会2017年秋季大会、2017 年 9 月 13 日、宇都宮大学)
• Study on positronium Bose-Einstein condensation, (A. Ishida、The 3rd China-Japan Joint Workshop on Positron Science (JWPS2017)、2017 年 6 月 9 日、Hefei、China)
• Toward a Realization of Bose-Einstein Condensation of Positronium, (K. Shu、2nd Jagiellonian Symposium on Fundamental and Applied Subatomic Physics、2017 年 6 月 6 日、Krakow、Poland)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (石田明、日本物理学会第72回年次大会、2017 年 3 月 17 日、大阪大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (周健治、日本物理学会第72回年次大会、2017 年 3 月 17 日、大阪大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮実現を目指したポジトロニウム冷却の研究, (周健治、2016年度修士学位論文)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、日本物理学会2016年秋季大会、2016 年 9 月 24 日、宮崎大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (村吉諄之、日本物理学会2016年秋季大会、2016 年 9 月 24 日、宮崎大学)
• ポジトロニウムのボース・アインシュタイン凝縮に向けたレーザー冷却, (石田明、日本物理学会2016年秋季大会、2016 年 9 月 15 日、金沢大学)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、第53回アイソトープ・放射線研究発表会、2016 年 7 月 7 日、東京大学弥生講堂)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (村吉諄之、第53回アイソトープ・放射線研究発表会、2016 年 7 月 7 日、東京大学弥生講堂)
• Study on Bose-Einstein Condensation of Positronium, (周健治、14th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications (SLOPOS14)、2016 年 5 月 24 日、島根県立産業交流会館)
• Monte Carlo Simulation of Positronium Cooling for Bose-Einstein Condensation (ポスター), (石田明、14th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications (SLOPOS14)、2016 年 5 月 24 日、島根県立産業交流会館)
• ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却I, (周健治、日本物理学会第71回年次大会、2016 年 3 月 20 日、東北学院大学)
• ボーズ・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II, (村吉諄之、日本物理学会第71回年次大会、2016 年 3 月 20 日、東北学院大学)
• ボーズ・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却の考察, (周健治、第22回素粒子物理国際研究センターシンポジウム、2016 年 3 月 2 日、長野県白馬岳美山荘)
• Study on Cooling of Positronium for Bose-Einstein Condensation, (K. Shu、Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)、2015 年 12 月 1 日、理化学研究所和光キャンパス)
• ボーズ・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却の考察, (周健治、陽電子科学とその理工学への応用、2015 年 11 月 26 日、京都大学原子炉実験所)
• ボーズ・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却, (周健治、日本物理学会2015年秋季大会、2015 年 9 月 26 日、大阪市立大学)
• Study on Cooling of Positronium for Bose-Einstein Condensation, (K. Shu et al.、J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 49(2016)104001 (7pp)、arXiv: 1511.07924)
• ポジトロニウムBECの実現に向けて, (周健治、日本物理学会第70回年次大会、2015 年 3 月 24 日、早稲田大学)