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Development of equipment for laser excitation to the long-lived state of positronium

Research Project

Project/Area Number 19K14741
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Hara Hideaki  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特別契約職員(助教) (70737311)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords素粒子実験 / 原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス
Outline of Research at the Start

本研究では、ポジトロニウムの長寿命状態へのレーザー励起を行い、その遷移周波数を測定するための装置開発を行う。ポジトロニウムはレプトンのみから構成されるため、エネルギー準位の理論計算の不確かさは小さく、精密測定を利用したQEDの検証に適している。ポジトロニウムの寿命は基底状態では非常に短い。一方、その寿命は主量子数nに対してn3乗の依存性を持ち、nの大きな準位では寿命が長くなる。ポジトロニウムのnの大きな準位は、パリティ対称性の破れの精密測定に応用できる可能性もある。本研究では、将来の分光実験に向けて、ポジトロニウム源の準備と励起光源開発を行う。

Outline of Final Research Achievements

We obtained the knowledge about a second harmonic generator and an amplification of the fundamental wave by a fiber amplifier, which are necessary for the development of the excitation laser source of positronium. Regarding the second harmonic generator, we succeeded in achieving an output power close to the designed value. As for the fiber amplifier, we succeeded in achieving high amplification and low amplified spontaneous emission noise. In this research, we developed at a wavelength different from the required wavelength, but by changing the wavelength, it is possible to obtain the laser source required for the excitation experiment. We also conducted studies related to two-photon excitation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光源開発は、異なる波長でも必要な技術・ノウハウが共通している。第二高調波発生に関しては、設計値と近い出力パワーを実現することができたので、今後他の波長でも同様の設計手法に従って実現するパワーを見積もることが可能になる。また、ファイバーアンプに関しては、高品質の空間モードをもつ高出力の光源が実現可能になるため、開発技術・ノウハウを得ることにより、今後の光源開発の可能性が広がる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Raman stimulated neutrino pair emission2019

    • Author(s)
      Hideaki Hara, Motohiko Yoshimura
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 79 Issue: 8 Pages: 684-684

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-019-7148-y

    • NAID

      120006768492

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Geometry-dependent spectra and coherent transient measurement of nearly degenerate four-wave mixing using two-photon resonance2019

    • Author(s)
      Hideaki Hara, Yuki Miyamoto, Takahiro Hiraki, Kei Imamura, Takahiko Masuda, Noboru Sasao, Satoshi Uetake, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura, Motohiko Yoshimura
    • Journal Title

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      Volume: 52 Issue: 23 Pages: 235402-235402

    • DOI

      10.1088/1361-6455/ab4a6e

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Yb原子のレーザー冷却・量子操作のための1112nmファイバーアンプ開発2022

    • Author(s)
      原秀明、今井康貴、植竹智
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新しいニュートリノ質量分光実験の提案2019

    • Author(s)
      原秀明、平木貴宏、宮本祐樹、笹尾登、吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 原子・分子を用いたニュートリノ質量分光2019

    • Author(s)
      原秀明
    • Organizer
      量子エレクトロニクス研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ニュートリノ質量分光へ向けたXe励起実験の現状2019

    • Author(s)
      今村慧、増田孝彦、岡井晃一、佐藤帯子、宮本祐樹、原秀明、平木貴宏、笹尾登、田代基慶、植竹智、吉見彰洋、吉村浩司、吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 量子干渉性増幅機構を用いたアクシオン暗黒物質の探索2019

    • Author(s)
      笹尾登、原秀明、平木貴宏、宮本祐樹、吉村太彦
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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