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Xe原子EDM測定に向けた電極素材表面における131Xeスピン緩和機構の解明

Research Project

Project/Area Number 20K20928
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

市川 雄一  九州大学, 理学研究院, 准教授 (20532089)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords基本対称性 / CPの破れ / EDM / 核スピン / 偏極 / CP
Outline of Research at the Start

本研究では、標準理論を超える新現象である電気双極子モーメント(EDM)の探索に向け、Xe原子の電極素材におけるスピン緩和機構の解明を行う。129Xeと131Xeの異核種同位体を用いた歳差周波数精密測定法を確立するため、様々な電極素材表面での131Xeスピンの縦緩和時間および横緩和時間を測定して、その偏極緩和機構を理解し、高い131Xe偏極度および長い131Xeスピン緩和時間の実現を狙う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、標準理論を超える新現象である電気双極子モーメント(EDM)の探索に向けて、Xe原子の電極素材表面におけるスピン緩和機構の解明を行う。EDMは標準理論を超えるCPの破れに感度のある観測量であり、現在、Xe原子を対象としたEDM探索のために、129Xeと131Xeの異核種同位体を用いた核スピンメーザー法を開発している。これまでに核スピンメーザーの同時発振に成功しており、本測定法を用いたEDM探索を行うためには、電場印加条件でのメーザー発振の実現が必要である。ところが電極素材表面での131Xeのスピン緩和機構はこれまでの全く調べられていない。そこで、本研究では、様々な電極素材表面での131Xeのスピンの縦緩和時間および横緩和時間を測定して、その緩和機構を理解し、高い131Xeスピン偏極度および長い131Xeスピン緩和時間の実現を狙う。
本年度は九州大学にて構築した実験装置を用いた測定および開発を行った。断熱高速通過型NMR測定装置を用いた縦緩和時間の測定においては、129Xeおよび131Xeいずれにおいても緩和時間を10秒以上にすることに成功した。また、横緩和時間測定のためのパルスNMR装置においては、安定性に優れるバタフライ型DBRレーザーの導入を行い、昨年度よりも信号-雑音比の向上に成功した。
今年度は、ガラスセル製作ステーションの構築も行った。今後はそのガラスセル製作ステーションにおいて様々な電極付きのガラスセルを作成し、それらの縦緩和時間と横緩和時間の測定を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ禍の影響で当初の予定よりは実験装置の移設が1年遅れたものの、その後は断熱高速通過型NMR装置、パルスNMR装置とも順調に構築し、それぞれの信号を得ることに成功したため。また、今年度は縦緩和時間の向上および、横緩和時間測定における信号-雑音比の向上に順調に成功しているため。

Strategy for Future Research Activity

今後、様々な電極付きのガラスセルを作成し、それらの縦緩和時間と横緩和時間の測定を行っていく予定である。これらの測定を通じて、電極表面でのスピン緩和機構を理解し、高い131Xeスピン偏極度および長い131Xeスピン緩和時間の実現を狙う。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 8 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Nuclear-moment measurement using highly spin-aligned RI beams: Recent activities at RIBF2024

    • Author(s)
      Y. Ichikawa, Y. Shinohara et al.
    • Journal Title

      Interactions

      Volume: 245 Issue: 1 Pages: 26-26

    • DOI

      10.1007/s10751-024-01869-2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Demonstration of nuclear gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton camera2024

    • Author(s)
      S. Go, Y. Tsuzuki, H. Yoneda, Y. Ichikawa, T. Ikeda, N. Imai, K. Imamura, M. Niikura, D. Nishimura, R. Mizuno, S. Takeda, H. Ueno, S. Watanabe, T. Y. Saito, S. Shimoura, S. Sugawara, A. Takamine, T. Takahashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 2573-2573

    • DOI

      10.1038/s41598-024-52692-2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nuclear magnetic moment of the neutron-rich nucleus 21O2023

    • Author(s)
      Ishibashi Y.、Gladkov A.、Ichikawa Y.、Takamine A.、Nishibata H.、Sato T.、Yamazaki H.、Abe T.、Daugas J. M.、Egami T.、Fujita T.、Georgiev G.、Imamura K.、Kawaguchi T.、Kobayashi W.、Nakamura Y.、Ozawa A.、Sanjo M.、Shimizu N.、Tominaga D.、Tao L. C.、Asahi K.、Ueno H.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 107 Issue: 2 Pages: 024306-024306

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.024306

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 核スピンから探る原子核・素粒子・宇宙2022

    • Author(s)
      市川 雄一
    • Journal Title

      原子核研究「2021夏の学校特集号」

      Volume: 66 Pages: 13-22

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  • [Journal Article] 低エネルギースピン物理 ―スピン核分光実験―2021

    • Author(s)
      市川 雄一
    • Journal Title

      原子核研究「日本のスピン物理学の展望」特集号

      Volume: 66 Pages: 78-89

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    • Author(s)
      Y. Ichikawa
    • Organizer
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  • [Presentation] Level scheme of 33Al by β-decay spectroscopy of 33Mg2024

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      Y. Yamamoto et al.
    • Organizer
      Workshop on frontier nuclear studies with gamma-ray spectrometer arrays (gamma24)
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  • [Presentation] Gamma-ray polarimetry based on a multi-layer CdTe Compton Camera2024

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      S. Go et al.
    • Organizer
      Workshop on frontier nuclear studies with gamma-ray spectrometer arrays (gamma24)
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  • [Presentation] Development of dual-species spin maser of 129Xe and 131Xe toward the EDM measurement2023

    • Author(s)
      K. Tanimoto et al.
    • Organizer
      A3F-CNS Summer School 2023
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  • [Presentation] Reconstruction of 33Mg → 33Al decay scheme2023

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      Y. Yamamoto et al.
    • Organizer
      A3F-CNS Summer School 2023
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    • Author(s)
      立川柊平, 市川雄一, 佐藤智哉, 安藤蒼太, 篠原悠介, 谷本昂平, 山本陽介, 西畑洸希, 郷慎太郎, 高峰愛子, 上野秀樹, 旭耕一郎
    • Organizer
      第12回 停止・低速RIビームを用いた核分光研究会(12th SSRI)
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  • [Presentation] Nuclear-moment measurement using highly spin-aligned RI beams: Recent activities at RIBF2023

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      Y. Ichikawa
    • Organizer
      International Conference on Hyperfine Interactions and their Applications (HYPERFINE2023)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Injection of High Energetic Ion Beams to Superfluid Helium as a Host Matrix of Laser Spectroscopic Study of Radioisotope Atoms2023

    • Author(s)
      K. Imamura et al.
    • Organizer
      International Conference on Hyperfine Interactions and their Applications (HYPERFINE2023)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Xe原子EDM探索に向けた同位体共存磁力計の開発2023

    • Author(s)
      立川柊平, 市川雄一, 谷本昂平, 佐藤智哉, 安藤蒼太, 篠原悠介, 山本陽介, 西畑洸希, 郷慎太郎, 高峰愛子, 上野秀樹, 旭耕一郎
    • Organizer
      第129回日本物理学会九州支部例会
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  • [Presentation] 核反応によるスピン整列生成と核内スピン構造の探索2023

    • Author(s)
      市川雄一
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      原子核におけるスピン自由度の織り成すダイナミクス
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    • Invited
  • [Presentation] EDM測定に向けた能動帰還型核スピンメーザーの開発2023

    • Author(s)
      立川柊平, 市川雄一, 他
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      日本物理学会2023年春季大会
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  • [Presentation] Nuclear moment measurement: present and future2022

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      Y. Ichikawa
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  • [Presentation] Recent progress of nuclear moment measurement2022

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      Y. Ichikawa
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      RIBF Users Meeting 2022
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  • [Presentation] EDM測定に向けたガラスセル中Xe原子のスピン緩和機構の評価2022

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      安藤蒼太, 市川雄一, 他
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      日本物理学会第77回年次大会
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  • [Presentation] EDM測定に向けたガラスセル中Xe原子のスピン緩和機構の評価II2022

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      安藤蒼太, 市川雄一, 他
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      日本物理学会2022年秋季大会
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      篠原悠介, 市川雄一, 他
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      日本物理学会2022年秋季大会
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  • [Presentation] Development of nuclear spin maser toward the EDM measurement2022

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      S. Ando
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] EDM測定に向けた核スピンメーザーの開発2022

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      安藤蒼太, 市川雄一, 他
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      篠原悠介, 市川雄一, 他
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Published: 2020-08-03   Modified: 2024-12-25  

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