Laboratory for Particle Properties (Phi-lab)
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短距離重力の探索




重力が距離の逆2乗則に従っているという事は「ニュートンの万有引力の法則」として良く知られています。 この逆2乗則は相対論的な重力理論である一般相対性理論の非相対論的極限から導く事もできます。 実験的には、万有引力が逆2乗に従っていることは1mm以下のスケールでも証明されています。

しかしそれよりも十分に短距離では重力の性質は確かめられているとはいえません。 ニュートン重力や一般相対論的重力に取って代わるような代替重力理論の仮説が提唱されている。 その多くは、いま確立されている重力に加えて質量を持った粒子の交換に起因する短距離重力の存在を提唱する。 また、重力は自然界に存在する他の相互作用(電磁相互作用、強い相互作用、弱い相互作用)に比べて圧倒的に小さい。これを階層性問題と言う。 階層性問題を説明する理論は重力の逆2乗則からのズレを予言する。

我々の研究では中性子の散乱を利用してnmの距離での重力の逆2乗則からのズレを探索する。 散乱におけるポテンシャルの振る舞いを調べるためには散乱する粒子同士での運動量移行を調べればいい。 我々は入射中性子と不活性ガスの散乱における運動量移行と微分散乱断面積を精密に測定することによって、 重力の逆2乗則からのズレの大きさに制限をかけることに成功した。



[LINK]
https://arxiv.org/pdf/1712.02984.pdf