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Spectroscopy of Yb2 to support ultracold atom studies

Research Project

Project/Area Number 20K03805
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

Enomoto Katsunari  富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (50452090)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石元 孝佳  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50543435)
馬場 正昭  京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (80189729)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords分子分光 / イッテルビウム / 光会合 / 前期解離 / バッファーガス冷却 / 低温分子 / レーザー分光 / 原子間ポテンシャル / 原子衝突 / 量子化学計算
Outline of Research at the Start

本研究では、イッテルビウムの二原子分子(Yb2)の可視領域のレーザー分光を行い、各電子状態の原子間ポテンシャルなどの分子の特性を調べる。そして、分光データと量子化学計算から、極低温Yb原子を用いた次世代原子時計や量子シミュレータなどの研究に有用な知見を提供する。実験は、Yb金属を500℃程度に加熱して得られる分子線をパルスレーザーで分光する低分解能実験と、低温ヘリウムガス中でレーザーアブレーション法で生成したYb2分子を連続発振レーザーで分光する高分解能実験の2種類を行う。

Outline of Final Research Achievements

To investigate Yb2 molecules, we performed laser spectroscopy for hot Yb vapors, and found that photoassociation followed by predissociation occurred. The predissociation process was identified from a time profile of fluorescence, and this process can explain well a behavior of photoassociation linewidth previously observed for a ultracold Yb atoms. To establish a molecular spectroscopy method based on buffer-gas cooling, we also performed laser spectroscopy of PbO.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イッテルビウム原子(Yb)はレーザー冷却法に基づく量子シミュレータや原子時計などに利用されており、その二原子分子を理解することは、原子の衝突特性などの理解につながる。本研究を通じて、Ybの1S0-1P1遷移近傍の分子状態の解離ダイナミクスについて、特に理解が深まった。また、PbOの分光研究を通じて、バッファーガス冷却法による分子分光の特徴や優位性などの理解が深まった。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] High-resolution spectroscopy of the X0+→A0+, C0+ transitions of PbO in 22300-25100 cm-12022

    • Author(s)
      Katsunari Enomoto, Ai Nakano, Takehiro Suzuki, Kaori Kobayashi, Yuiki Takahashi, Yuki Miyamoto, and Masaaki Baba
    • Journal Title

      Journal of Molecular Spectroscopy

      Volume: 390 Pages: 111713-111713

    • DOI

      10.1016/j.jms.2022.111713

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Free-bound excitation and predissociation of ytterbium dimers near the 1S0-1P1 atomic transition2021

    • Author(s)
      Katsunari Enomoto, Ryota Takabatake, Takehiro Suzuki, Yosuke Takasu, Yoshiro Takahashi, and Masaaki Baba
    • Journal Title

      Phys. Rev. A

      Volume: 104 Issue: 1 Pages: 013118-013118

    • DOI

      10.1103/physreva.104.013118

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] バッファーガス冷却とPbO分子の高精度分光2022

    • Author(s)
      榎本勝成
    • Organizer
      冷却分子・精密分光シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 気相・吸着分子のH/D同位体効果に関する精密量子化学計算2022

    • Author(s)
      石元孝佳
    • Organizer
      冷却分子・精密分光シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 青色半導体レーザーと超低膨張エタロンを用いた分子分光2022

    • Author(s)
      榎本勝成
    • Organizer
      第2回新方式精密計測による物理・工学的変革を目指す回路技術調査専門委員会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] PbOのB1(v’=4)状態の摂動の解析と新たなΩ=1の状態の測定2022

    • Author(s)
      東條太一, 中野愛, 中野嘉保, 丸橋直生, 丸山浩司, 南大介, 榎本勝成
    • Organizer
      日本物理学会北陸支部
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温Yb蒸気の光会合による前期解離プロセスの解明2021

    • Author(s)
      榎本勝成, 高畠涼汰, 鈴木雄大, 高須洋介, 高橋義朗, 馬場正昭
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] PbO分子の402 nm帯の高分解能分光とホットバンドの観測2021

    • Author(s)
      中野愛,松本仁千翔,草野航,下地巧真,小林かおり,馬場正昭,榎本勝成
    • Organizer
      日本物理学会北陸支部
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 光会合によるYb2分子の生成と前期解離の観測2021

    • Author(s)
      草野航,下地巧真,中野愛,松本仁千翔,小林かおり,馬場正昭,榎本勝成
    • Organizer
      日本物理学会北陸支部
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] High-resolution laser spectroscopy of lead oxide (PbO) in 400-450 nm2021

    • Author(s)
      K. Enomoto, T. Suzuki, M. Baba
    • Organizer
      International Symposium on Molecular Spectroscopy
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High temperature photoassociation of ytterbium atoms at 399 nm2021

    • Author(s)
      K. Enomoto, T. Suzuki, M. Baba
    • Organizer
      The 5th Asian Workshop on Molecular Spectroscopy
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] H/D isotope effect of CH4/CD4 adsorption on Rh(111) surface using combined plane wave and localized basis sets method2021

    • Author(s)
      T. Ishimoto, H. Sakagami, M. Tachikawa
    • Organizer
      The 5th Asian Workshop on Molecular Spectroscopy
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 前期解離を用いたYb2分子のレーザー分光2020

    • Author(s)
      鈴木雄大, 高畠涼汰, 馬場正昭, 榎本勝成
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] High-Resolution Laser Spectroscopy of Lead Oxide (PbO)2020

    • Author(s)
      K. Enomoto, S. Shiraishi, R. Takabatake, T. Suzuki, K. Kobayashi, M. Baba
    • Organizer
      International Symposium on Molecular Spectroscopy 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 富山大学理学部物理学科電波物理学研究室

    • URL

      https://www.sci.u-toyama.ac.jp/phys/4ken/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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