Search for EDM in ultracold molecule using laser photoassociation
Project/Area Number |
20H01929
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
Aoki Takatoshi 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30328562)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶田 雅稔 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所, 嘱託 (50359030)
阿部 穣里 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (60534485)
酒見 泰寛 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251602)
東條 賢 中央大学, 理工学部, 教授 (30433709)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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Keywords | 実験核物理 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理 |
Outline of Research at the Start |
レーザー冷却技術と分子を用いて電子の電気双極子能率(EDM)を測定するため、 本研究では、レーザー光を用いた光会合技術により、冷却分子を生成することを目的とする。 第2の目的として、生成された冷却分子の分子分光を行い、分子構造を解明する。これは、電子EDM探索に役立つ。
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Outline of Final Research Achievements |
Measurement of electron electric dipole moment (EDM) down to 10 (-29) e cm, using laser cooling technique of atoms and molecules, enables us to search for supersymmetry particles. Therefore, we proposed the LiSr molecule experiment with strong effective electric field of 2.0 GV/cm. In this work, we developed the laser system for the photoassociation spectroscopy, and the injection lock and high power ECDL with a wavelength of 461 nm. We demonstrated the amplification of fluorescence from the trapped atoms using the image intensifier. We suggested the new method to measure the electron EDM using the entangled quantum state. It shows the method can improve the current upper limit of the electron EDM by two order of magnitude. The theoretical molecular frequency and EDM enhancement factor have been investigated.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で得られた成果は、第1には、分子生成および分子分光のための光会合用レーザーを自作して、超狭線幅のレーザーシステムを構築できた、ということである。光会合用実験では、分子生成のために数kHzつまり、1000億分の1の精度で光周波数を制御する必要があり、研究の結果、200 Hz、つまり、1兆分の1の精度のレーザーシステムの構築に成功した。 第2には、新しいEDM測定法の開発に成功したことであり、量子コンピュータの中心技術である量子エンタングル状態を素粒子物理学へ応用することで、世界初となる方法で現在の電子EDMの測定精度を2桁改善することができることを示した。
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Report
(4 results)
Research Products
(71 results)
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[Journal Article] Development of a Laser Frequency Stabilization and an Optical Transmission System for the Francium Electric Dipole Moment Search2022
Author(s)
K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine and Y. Sakemi
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 2249
Issue: 1
Pages: 0120101-7
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 400-m-Long Polarization-Maintaining Fibers for Magneto-Optical Trapping of Francium Atoms2022
Author(s)
K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine and Y. Sakemi
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Journal Title
Proceedings of the 2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
Volume: CTuP7C-03
Pages: 1-2
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Peer Reviewed
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[Journal Article] 量子エンタングル Fr 原子を用いた電子 EDM の量子センシング2022
Author(s)
青木貴稔, 佐藤拓海, 池田英彦, 岡本直大, 鳥井寿夫, 中村圭佑, 永瀬慎太郎, 長濱弘季, 小澤直也, 佐藤幹, 中下輝士, 山根風樹, 松田恭幸, 酒見泰寛, 早水友洋, 大塚未来, 高峰愛子, 上野秀樹, 羽場宏光, 田中香津生, 原田健一, 川村広和, 井上壮志, 内山愛子, 畠山温, 市川 雄一, 田中聡, 松尾由賀利, Rithvik Sreekantham et al.
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Journal Title
電気学会 電子回路研究会
Volume: ECT-22
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[Presentation] ダークマター探索のためのCs原子の磁気光学トラップ2023
Author(s)
田中聡, 石川知輝, 河西壱輝, 岡本直大, 早水友洋, A. Kastberg, B. K. Sahoo, B. P. Das, 西野仁, 小野崇人, 羽場宏光, 東條賢, 酒見泰寛, 松尾由賀利, 鳥井寿夫, 青木貴稔
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会 24aA1-4 2023年3月24日
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[Presentation] 永久電気双極子能率探索を目指した冷却フランシウム原子源の開発2023
Author(s)
小澤直也, 長濱弘季, 中村圭佑, 佐藤幹, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 上原大祐, 深瀬実来, 青木貴稔, 山口敦史, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-3 2023年3月24日
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[Presentation] フランシウム原子の永久電気双極子能率探索に向けた高周波二重極質量フィルターの開発2023
Author(s)
深瀬実来, 長濱弘季, 中村圭佑, 小澤直也, 佐藤幹, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 上原大祐, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-4 2023年3月24日
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[Presentation] レーザー冷却フランシウム源実現に向けた金属表面における中性脱離反応の研究2023
Author(s)
上原大祐, 長濱弘季, 中村圭佑, 佐藤幹, 中下輝士, 小澤直也, 永瀬慎太郎, 深瀬実来, 青木貴稔, 山口敦史, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-5 2023年3月24日
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[Presentation] 400-m-Long Polarization-Maintaining Fibers for Magneto-Optical Trapping of Francium Atoms2022
Author(s)
Keisuke Nakamura, Shintaro Nagase, Teruhito Nakashita, Tomohiro Hayamizu, Takatoshi Aoki, Hiroki Nagahama, Naoya Ozawa, Motoki Sato, Kazeki Yamane, Mirai Fukase, Daisuke Uehara, Aiko Takamine, and Yasuhiro Sakemi
Organizer
The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022) Sapporo Japan 31 August - 5 September 2022
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms2022
Author(s)
T. Aoki, R. Sreekantham, B. K. Sahoo, Bindiya Arora, A. Kastberg, T. Sato, H. Ikeda, N. Okamoto, Y. Torii, T. Hayamizu, K. Nakamura, S. Nagase, M. Ohtsuka, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, K. S Tanaka, K. Harada, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, A. Hatakeyama et al.
Organizer
14th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2022), (online, 24-25th November 2022)
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[Presentation] Condensed Matter Physics in Big Time Crystals2022
Author(s)
Krzysztof Giergel, Ali Zaheer, Arpana Singh, Chamali Gunawardana, Tien Tran, Satoshi Tojo, Andrei Sidorov, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford
Organizer
24th Australian Institute of Physics Congress, Dec. 11-16, 2022, University of Adelaide, (Adelaide, Australia)
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[Presentation] Big Time Crystals in a Bouncing BEC2022
Author(s)
Chamali Gunawardana, Ali Zaheer, Arpana Singh, Tien Tran, Satoshi Tojo, Krzysztof Giergel, Andrei Sidorov, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford
Organizer
24th Australian Institute of Physics Congress, Dec. 11-16, 2022, University of Adelaide, (Adelaide, Australia)
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[Presentation] 量子エンタングルFr原子を用いた電子EDMの量子センシング2022
Author(s)
青木貴稔, 鳥井寿夫, 早水友洋, 中村圭佑, 長濱弘季, 田中香津生, 原田健一, 内山愛子, 畠山 温, 高峰愛子, 上野秀樹, 市川雄一, 松田恭幸, 羽場宏光, 酒見泰寛
Organizer
電気学会 電子回路研究会(情報通信研究機構)2022年9月8日
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[Presentation] フランシウムの電気双極子能率探索に向けた冷却原子制御系の開発2022
Author(s)
中下輝士, 松田恭幸, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 永瀬慎太郎, 山根風樹, 小澤直也, 佐藤幹, 深瀬実来, 上原大祐, 高峰愛子
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] 原子の電気双極子能率探索に向けたレーザー冷却フランシウム源の開発2022
Author(s)
永瀬慎太郎, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 中下輝士, 山根風樹, 小澤直也, 佐藤幹, 深瀬実来, 上原大祐, 高峰愛子
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] 永久電気双極子能率探索に向けたアクチニウム-225電着基板を用いたフランシウム-221原子線源の開発2022
Author(s)
山根風樹, 佐藤幹, 羽場宏光, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 小澤直也, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 深瀬実来, 上原大祐, 松田恭幸
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using quantum entangled atoms2021
Author(s)
T. Aoki, R. Sreekantham, B. K. Sahoo, Bindiya Arora, A. Kastberg, T. Sato, H. Ikeda, N. Okamoto, Y. Torii, T. Hayamizu, K. Nakamura, S. Nagase, M. Ohtsuka, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, K. S Tanaka, K. Harada, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, A. Hatakeyama, A. Takamine, H. Ueno et al.
Organizer
International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT2021)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of a Laser Frequency Stabilization and an Optical Transmission System for the Francium Electric Dipole Moment Search2021
Author(s)
K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine, and Y. Sakemi
Organizer
The 29th annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'21)
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[Presentation] Present status of the electron EDM search using laser-cooled francium2021
Author(s)
N. Ozawa, Y. Sakemi, H. Nagahama, K. Nakamura, Y. Kotaka, K. Kamakura, S. Nagase, M. Fukase, D. Uehara, K. S. Tanaka, T. Aoki, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, H. Ueno, H. Haba, A. Takamine, T. Hayamizu, Y. Ichikawa, Y. Matsuo, A. Kastberg, R. Calabrese, K. Jungmann, L. Willmann
Organizer
13th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2021)
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[Presentation] フランシウム原子の電気双極子能率探索のための表面電離イオン源の開発2021
Author(s)
小澤直也, 長濱弘季, 早水友洋, 中村圭佑, 佐藤幹, 永瀬慎太郎, 小高康照, 鎌倉恵太, 田中香津生, 大塚未来, 青木貴稔, 市川雄一, 高峰愛子, 羽場宏光, 上野秀樹, 酒見泰寛
Organizer
日本物理学会 第76回年次大会
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