Development of the ultracold cooling method for many-electron highly charged heavy ions

• Project/Area Number: 25K03395
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 木村 直樹 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (80846238)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂上 裕之 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (40250112) ; 永田 祐吾 東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 准教授 (30574115)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000); Fiscal Year 2028: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2027: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥22,360,000 (Direct Cost: ¥17,200,000、Indirect Cost: ¥5,160,000)
• Keywords: 多価イオン / 共同冷却 / レーザー冷却

Outline of Research at the Start

多価イオンは、一般に高エネルギー環境下で生成され、温度にしてMK（メガケルビン）以上の運動エネルギーを有する。したがって、中性原子や一価イオンで幅広く行われている量子光学研究に多価イオン適用するためには、その冷却技術の獲得が必要不可欠である。本研究では、レーザー冷却された一価イオンを冷媒として用いる「共同冷却法」を多価イオンに適用し、その温度をmk(ミリケルビン）にまで大幅に低減させることを目指す。特に、精密分光のターゲットとして注目されている多電子重元素多価イオンに的を絞り、質量電荷比の比較的大きな標的を効率良く冷やす実験装置を構築する。