Quantum control of Th-229 isomer for study of gamma-ray laser
| Project/Area Number |
19K21879
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
Yoshimi Akihiro 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (40333314)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | トリウム-229 / アイソマー / ガンマ線レーザー / 原子核時計 / アイソマー状態 / Th-229 |
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| Outline of Research at the Start |
229Th は原子核としては例外的に小さい 8 eV 程度の第一励起エネルギー準位を持ち、その準位は長寿命状態（アイソマー状態；1,000 s.程度の寿命）であると考えられており、外界の環境から孤立しつつ、真空紫外レーザーで量子状態を操作できるという大変興味深い系である。この 229Th 原子核に対して反転分布を作り、レーザー発振(ある種のガンマ線レーザー）の基礎研究を行うため、結晶中に埋め込まれた 229Th のアイソマー遷移の検出・分光を世界に先駆けて行う。真空紫外光に透明で、229Th アイソマー状態の内部転換過程を抑制するイオン結晶の選別を行い、固体中での光原子核操作を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We tried excitation to the low-energy nuclear isomer of Th-229 doped in CaF2 crystal by using Synchrotron radiation X-ray. The luminescence spectrum from the Th:CaF2 induced by X-ray irradiation and radioactivity was measured, and the decreasing from ultraviolet to the vacuum ultraviolet region. We constructed a system to detect vacuum ultraviolet light from the isomer while suppressing the background, and paved the way for Th-229 isomer transition spectroscopy in CaF2.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
原子核の状態は通常はレーザー光で直接操作することはできないが、Th-229 は唯一それが可能な原子核として知られている。光で原子核状態を制御できれば、宇宙の謎を明らかにできる精密な原子核時計や、人類が実現したことのない高エネルギー光領域(ガンマ線)でのレーザー発振が可能になると期待されている。そのような Th-229 の特殊な状態は未だ不明な点が多く、本研究ではその一旦でも明らかにすることを目的とした。放射光を使う我々が開発した独自の Th-229 特殊状態の生成法を利用し、結晶中に埋め込まれた Th-229 の特性について一歩進んだ知見を得ることができた。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Absolute X-ray energy measurement using a high-accuracy angle encoder2021
Author(s)
Masuda Takahiko、Watanabe Tsukasa、Beeks Kjeld、Fujimoto Hiroyuki、Hiraki Takahiro、Kaino Hiroyuki、Kitao Shinji、Miyamoto Yuki、Okai Koichi、Sasao Noboru、Seto Makoto、Schumm Thorsten、Shigekawa Yudai、Tamasaku Kenji、Uetake Satoshi、Yamaguchi Atsushi、Yoda Yoshitaka、Yoshimi Akihiro、Yoshimura Koji
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Journal Title
Journal of Synchrotron Radiation
Volume: 28
Issue: 1
Pages: 111-119
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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