[論文レビュー] Spin rotation and birefringence effect for a particle in a high energy storage ring and measurement of the real part of the coherent elastic zero-angle scattering amplitude, electric and magnetic polarizabilities

V.G. Baryshevsky, A. A. Gurinovich|ArXiv.org|Jun 14, 2005

Crystallography and Radiation Phenomena参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、高エネルギー保存リングにおけるスピン回転および二色性効果を用いて、共鳴散乱断面積の実部およびテンソル電気・磁気感受率を直接測定する手法を提案する。周期的に変動する仮想電場および仮想磁場を用いた反磁性共鳴を誘発することで、g-2の進化をキャンセルし、スピンに依存する前方散乱断面積およびT,P奇対称相互作用パラメータの正確かつ明確な抽出を可能にする。

ABSTRACT

In the present paper the equations for the spin evolution of a particle in a storage ring are analyzed considering contributions from the tensor electric and magnetic polarizabilities of the particle. Study of spin rotation and birefringence effect for a particle in a high energy storage ring provides for measurement as the real part of the coherent elastic zero-angle scattering amplitude as well as tensor electric and magnetic polarizabilities. We proposed the method for measurement the real part of the elastic coherent zero-angle scattering amplitude of particles and nuclei in a storage ring by the paramagnetic resonance in the periodical in time nuclear pseudoelectric and pseudomagnetic fields.

研究の動機と目的

• 補外の曖昧さにより、通常は困難である共鳴弾性ゼロ角度散乱断面積の実部を、直接的かつ明確に測定するための手法を開発すること。
• 保存リングにおけるスピン回転および二色性効果を用いて、粒子および原子核のテンソル電気および磁気感受率を測定すること。
• 保存リングにおけるスピン測定に悪影響を及けるg-2の進化をキャンセルし、スピンに依存する相互作用のクリアな観測を可能にすること。
• 偏極核標的におけるスピン回転および吸収二色性を用いて、TおよびP奇対称相互作用の新たな測定を可能にすること。
• 高エネルギーハドロン物理学における基本的対称性および前方散乱断面積の検証のためのフレームワークを提供すること。

提案手法

• 本手法は、粒子スピンの進化周波数と同期する周波数で、スピンのベクトルまたはテンソル偏極が回転または振動する偏極核標的を備えた保存リングを用いる。
• これにより、時間周期的となる有効仮想磁場および仮想電場が生成され、粒子の磁気および電気双極子モーメントと共鳴的に結合する。
• その結果生じる反磁性共鳴条件により、g-2の進化に依存しないスピン回転および二色性効果の選択的測定が可能になる。
• スピン進化方程式には、双極子相互作用、テンソル感受率、および核の仮想場の寄与が含まれており、後者は有効場G_sおよびG_wを介してモデル化される。
• 有効場Gには、強い（T,P偶）および弱い（T,P奇）相互作用成分が含まれており、T,P奇結合定数の測定が可能になる。
• 本手法により、共鳴周波数およびスピン回転角から、前方散乱断面積の実部および感受率テンソル成分が抽出可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 共鳴弾性ゼロ角度散乱断面積の実部は、角度補外を伴わず直接測定可能か？
• RQ2 保存リングにおけるスピン回転および二色性から、テンソル電気および磁気感受率をどのように抽出できるか？
• RQ3 時間周期的仮想場における反磁性共鳴は、g-2の進化をキャンセルし、スピンに依存する相互作用を分離可能か？
• RQ4 核の仮想場は、保存リング内での粒子のスピン回転および二色性を誘導する役割を果たすか？
• RQ5 本手法は、スピン回転および吸収二色性を用いてTおよびP奇対称相互作用を検出可能か？

主な発見

• 周期的変調された仮想場における反磁性共鳴を用いることで、共鳴弾性ゼロ角度散乱断面積の実部が、補外の曖昧さを排除して直接測定可能である。
• 時間変動する仮想場によって誘発されるスピン回転および二色性効果を用いて、テンソル電気および磁気感受率が測定可能である。
• 標的偏極の変調を粒子スピンの進化周波数と同期させることで、g-2の進化が効果的にキャンセルされ、スピンに依存する相互作用の分離が達成された。
• T,P奇およびT奇P偶相互作用の両方に対して、スピンに依存する吸収差（スピン二色性）が観測され、新たな対称性検証が可能になった。
• 有効仮想磁場Gには、強い（T,P偶）および弱い（T,P奇）成分が含まれており、T,P奇結合定数b1、b5なども測定可能である。
• 形式的枠組みにより、保存リング実験における実験的観測量から、スピンに依存する前方散乱断面積および感受率テンソルを完全に抽出するためのフレームワークが提供された。