世界的研究機関PSIの精密実験に採用 ─ 長尺金属箔の鏡面研磨

スイスの国立研究機関PSI（パウル・シェラー研究所）では、宇宙誕生の謎に迫る精密実験が進められています。
本記事では、この実験の科学的な背景と、長尺金属箔の超精密研磨にてTDCが技術協力させていただいた事例をご紹介します。

【PSI（パウル・シェラー研究所 / Paul Scherrer Institute）とは】
自然科学・工学分野におけるスイス最大の研究機関。
スイス北部・アールガウ州にキャンパスを構える同機関では、シンクロトロン光源（SLS）、核破砕中性子源（SINQ）、ミューオン源（SμS）、X線自由電子レーザー（SwissFEL）という4つの大型研究施設を敷地内に有しており、この組み合わせは世界でも唯一とされる。毎年60カ国以上から約3,000名の研究者が訪れ、実験を行っている。
PSI公式サイト

【ご利用いただいているTDCの技術】
精密鏡面フォイル／長尺金属箔精密ポリッシング

宇宙にあるものはすべて「物質」からできている

私たちの体、地球、星――宇宙に存在するあらゆるものは「物質（matter）」でできています。物質を構成する最小レベルには電子や陽子といった粒子があり、それぞれの粒子には”鏡の中の分身”のような「反物質（antimatter）」が存在します。

物質と反物質が出会うと、お互いが消えてエネルギー（光など）へと変わります。
これが「対消滅（annihilation）」と呼ばれる現象です。

例：電子（e⁻）＋ 陽電子（e⁺） → γ線（光）

宇宙最大級の謎：「なぜ物質だけが残ったのか？」

ビッグバン直後には、物質と反物質がほぼ同じ量だけ生まれたと考えられています。もし完全に同じ量であれば、宇宙は対消滅によって光だけになっていたはずです。ところが現実の宇宙には、ほとんど物質しか存在していません。

これは「物質・反物質非対称性」と呼ばれる物理学の根本的な謎です。現在有力な考え方は、ビッグバン直後にほんのわずかだけ物質が多かった――およそ10億個に1個の差――というもの。その”わずかな生き残り”が、やがて星や銀河となり、私たち自身へとつながったのではないかと言われています。

では、なぜこの微妙な偏りが生まれたのでしょうか？ 

その解明に向けて、世界中で下記のようなさまざまな研究が行われています。

• 中性子と反中性子の性質を極めて精密に比較する実験
• CP対称性の破れ（粒子と反粒子でふるまいがわずかに違うこと）の探索

※「CP対称性の破れ」についての研究では、小林・益川理論が2008年のノーベル物理学賞を受賞しています。

こうした研究の積み重ねにより、宇宙の成り立ちを理解するためのピースが少しずつ揃いつつあります。

スイス・PSIで進む「超低速中性子」の精密実験

「物質・反物質非対称性」の謎に迫る研究の最前線のひとつが、スイスのPSIです。PSIでは世界トップレベルの装置を用いて、「超低速中性子（Ultra-Cold Neutron, UCN）」の研究が進められています。

〈超低速中性子（UCN）の特徴〉

• 運動エネルギーが極めて低い
• 速度は数m/s程度と、人が歩く速さに近い
• 物質表面で反射・閉じ込めが可能
• 磁場・重力でも制御できる

これらの性質のおかげで、通常の中性子では難しい長時間の貯蔵・観測が可能になります。PSIではUCNを容器に閉じ込めて、

• 中性子寿命の精密測定（何秒で崩壊するか）
• 中性子の電気双極子モーメント（EDM）の探索

など、根本的な物理法則に迫る超高精度の実験が行われています。

UCNを用いた実験では、中性子が接触する部品の表面状態が測定結果に影響を与えるため、使用される金属箔には極めて高い表面精度が求められます。

TDCの長尺金属箔の鏡面研磨がPSIの実験に採用

今回、このPSIの最先端の実験プログラムに、TDCの精密研磨技術を採用していただきました。

きっかけは2024年、ウェブサイト経由でいただいたお問い合わせです。長尺金属箔を精密研磨できるメーカーを探されていたPSIの研究チームから、ご連絡をいただきました。

最初のご依頼では支給材にてご要望の仕様に精密研磨を実施。良好な評価をいただきました。その後、2025年に仕様変更を伴う2度目のご依頼をいただき、大面積金属箔に対し全面にわたって表面粗さシングルナノオーダーの鏡面に仕上げました。
2度目のご依頼においては、材料についても当社にて調達。研磨から梱包、スイスへの輸送まで一貫して対応させていただきました。

納入した製品はPSI側からご評価をいただいており、新たに別の部品についても追加の研磨をご依頼いただくなど、継続的なお取引に発展しています。

---

宇宙誕生の謎――「なぜ私たちは存在できているのか」という根源的な問いに挑む壮大な研究に、私たちの技術でお役に立てることを大変光栄に感じています。

今後の実験の進展を心から楽しみにしています。

---

【TDCの長尺金属箔 精密研磨】

TDCでは、100メートルを超える長尺テープ状金属箔の連続的な供給・研磨・巻取りを行う自動鏡面加工装置を独自に開発・運用しています。

• 表面粗さ Ra1.5nm、Rz10nm（SUS304の場合）の鏡面仕上げが可能
• 片面・両面の鏡面加工に対応
• アルミ、ステンレス、銅、ニッケルなど多種多様な材質に対応

長尺金属箔の精密研磨についての詳細は、下記ページをぜひご覧ください。
［精密鏡面フォイル／長尺金属箔精密ポリッシング］

精密研磨に関するご相談は、TDCまでお気軽にお問い合わせください。

【海外からのお問い合わせについて】
TDCでは、海外のお客様とのお取引にも豊富な経験があり、支給材はもちろん、材料の調達 / 精密加工 / 精密研磨 / 梱包 / 海外輸送まで一貫して対応することが可能です。
梱包・発送のノウハウについても長年社内で蓄積しており、海外輸送においても精密部品を安全にお届けいたします。

ご注文から納品までの流れについては「ご注文の流れ」ページもご参照ください。

TDCの基本情報

関連ページ