反はん水素すいそ

反はん水素すいそ（はんすいそ、Antihydrogen）は、反はん物質ぶっしつで構成こうせいされる元素げんその一種いっしゅ。

反はん水素すいそは一いち個この反はん陽子ようしと一いち個この陽電子ようでんしによって構成こうせいされる

元素げんそ記号きごうはH（水素すいその元素げんそ記号きごうHの上うえに線せんを引ひく。読よみは「エイチ・バー」）。原子げんし番号ばんごうは-1。

歴史れきし

1932年ねん、宇宙うちゅう線せんの研究けんきゅうをしていたカール・アンダーソンにより、正せいの電荷でんかを持もつ電子でんし、陽電子ようでんしが発見はっけんされる。

1955年ねん、エミリオ・セグレとオーウェン・チェンバレンにより、粒子りゅうし加速器かそくき「ベヴァトロン」を用もちいて反はん陽子ようし、即すなわち反はん水素すいそ原子核げんしかくを発見はっけん。この実験じっけんでは反はん中性子ちゅうせいしも発見はっけんされていた。

1995年ねん、欧州おうしゅう原子核げんしかく研究けんきゅう機構きこう (CERN) とドイツの研究けんきゅうチームにおいて反はん陽子ようしの周まわりを陽電子ようでんしが回まわる反はん水素すいそが生成せいせいされた事ことが分わかり、翌年よくねん1月がつに発表はっぴょう。

2002年ねん、東京大学とうきょうだいがくの早野はやの龍りゅう五ごを含ふくむCERNの国際こくさい研究けんきゅうチームは、反はん水素すいそ原子げんしの大量たいりょう合成ごうせい（約やく20時じ間あいだで5万まん原子げんし程度ていど）を報告ほうこくした。

2011年ねん、東京とうきょう大学だいがくや理化学研究所りかがくけんきゅうしょが参加さんかした上記じょうきの国際こくさい研究けんきゅうチームが、世界せかい最長さいちょうの16分ふん40秒びょう以上いじょう（1000秒間びょうかん以上いじょう）にわたって反はん水素すいそ原子げんしを閉とじこめることに成功せいこうした。

2016年ねん、CERNのAntihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) 実験じっけんは、反はん水素すいそのエネルギー準じゅん位い1S-2S間あいだの分光ぶんこうスペクトルの観測かんそくに成功せいこうした。243ナノメートル (nm) のレーザーからの2つの光子こうしによって反はん水素すいそが励起れいき後のちに放出ほうしゅつした蛍光けいこうスペクトルの結果けっかは、同どう条件じょうけんでの水素すいそと同様どうようのスペクトルであることを示しめした。この結果けっかはCPT対称たいしょう性せいの原則げんそくを裏付うらづける結果けっかとなっている。

2020年ねん、CERNはALPHA実験じっけんによってさらに反はん水素すいその1S-2P間あいだの分光ぶんこうスペクトルの観測かんそくにも成功せいこうした。厳密げんみつにはこの測定そくていで1S_c-2P_f±、1S_d-2P_f±、1S_c-2P_c±、1S_d-2P_c±間あいだの遷移せんいを測定そくていしており、反はん水素すいその主しゅ量子りょうし数すうn=2、ゼロ磁場じばにおける微細びさい構造こうぞうとラムシフトの検出けんしゅつ、推測すいそくに成功せいこうしている。この実験じっけん結果けっかも水素すいそのスペクトルと一致いっちしており、CPT対称たいしょう性せいが確認かくにんされた。

製法せいほう

通常つうじょうの水素すいそは電子でんしと陽子ようしの各かく1個いっこから構成こうせいされるのに対たいし、反はん水素すいそは陽電子ようでんしと反はん陽子ようしの各かく1個いっこから構成こうせいされる。陽電子ようでんしも反はん陽子ようしも通常つうじょう加速器かそくきを用もちいて比較的ひかくてき高たかいエネルギーの粒子りゅうしとして生成せいせいされるので、それらを冷却れいきゃくする、すなわち、原子げんし冷却れいきゃく技術ぎじゅつなどを用もちいて粒子りゅうしの運動うんどうエネルギーを数すう十じゅうケルビンの熱ねつ運動うんどうレベル以下いかに落おとす必要ひつようがある。

また、生成せいせいの際さいは他たの粒子りゅうしと反応はんのうしてしまうため、高こう真空しんくう中ちゅうの磁気じきトラップ容器ようき内うちで陽電子ようでんしと反はん陽子ようしを混合こんごうする。磁場じばにトラップされるのは陽電子ようでんしのスピンが偏へん極ごくした1S_c,1S_d状態じょうたいの反はん水素すいそ原子げんしのみである。

反はん水素すいその同位どうい体たい

反はん水素すいそ (¹H) 以外いがいには、反はん重水素じゅうすいそ（D又または²H）と反はん三さん重水素じゅうすいそ（T又または³H）がそれぞれ合成ごうせいされている。ただし、これらは原子核げんしかくのみであり、陽電子ようでんしが原子核げんしかくを回まわっている状態じょうたいではないので「反はん原子げんし」とは言いえない。

関連かんれん項目こうもく

• 水素すいそ
• 反はん物質ぶっしつ
• 反はん陽子ようし
• 反はん中性子ちゅうせいし
• 反はんヘリウム
• 反はんリチウム
• 反はんベリリウム
• 反はん陽子ようし減速げんそく器き：ジュネーヴ近ちかくのCERN研究所けんきゅうじょにある蓄積ちくせきリング

外部がいぶリンク

• 早野はやの 龍りゅう五ご. “反はん水素すいそ原子げんし”. 東京大学とうきょうだいがく大学院だいがくいん理学りがく系けい研究けんきゅう科か 早野はやの研究けんきゅう室しつ. 2009年ねん4月がつ2日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2008年ねん9月がつ27日にち閲覧えつらん。
• 藤原ふじわら 真琴まこと (2008年ねん6月がつ1日にち). “CERNにおけるALPHA反はん水素すいそ実験じっけん” (PDF). CERN. 2016年ねん12月21日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2016年ねん12月21日にち閲覧えつらん。
• 鳥居とりい寛之ひろゆき, 黒田くろだ直史なおふみ, 檜垣ひがき浩之ひろゆき ほか、「反はん水素すいそ研究けんきゅうとプラズマ物理ぶつり 3.低速ていそく反はん陽子ようしビームの発生はっせい・減速げんそく・冷却れいきゃくと陽電子ようでんしプラズマの生成せいせい・制御せいぎょ」『プラズマ・核かく融合ゆうごう学会がっかい誌し』 2004年ねん 80巻かん 12号ごう 1012-1021頁ぺーじ, doi:10.1585/jspf.80.1012
• 石田いしだ 明あきら、藤原ふじわら 真琴まこと (2015年ねん2月がつ26日にち). “いよいよ始はじまる反はん水素すいそ分光ぶんこう実験じっけん ALPHA 実験じっけん” (PDF). 高こうエネルギー物理ぶつり学がく研究けんきゅう者しゃ会議かいぎ (JAHEP; Japan Association of High Energy Physicists). 2016年ねん12月21日にち閲覧えつらん。