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次世代型精密分子分光実験のためのレーザー冷却と高精度分子数計測

Publicly Offered Research

Project AreaExtreme quantum world opened up by atoms -towards establishing comprehensive picture of the universe based on particle physics-
Project/Area Number 24104702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小林 淳  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50579753)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywordsレーザー冷却 / 極低温分子 / 精密分光 / 冷却分子 / 冷却原子
Outline of Annual Research Achievements

本研究は極低温分子を用いた新規な高精度分子分光手法を確立し、電子・陽子質量比の恒常性検証を目指した研究である。分子分光の高精度化には、①分子の観測時間を長くすることによる分光線幅の狭窄化、②S/Nの向上の2点がどちらも重要となる。
①のテーマに対しては、分子の温度を下げることによって、分子の観測時間を長くすることができる。我々はKRb分子のX1Σ+,v=0→b3Π0,v=0遷移が分子の狭線幅なレーザー冷却に適している(Franck-Condon因子が大きい、自然幅が適度に細い)ということを分光実験から明らかにした。また、この遷移も用いたレーザー冷却により、分子温度を1uK以下に下げる手法を提案し、Physical Review A (rapid communications)へ投稿した。また、分子検出のためのイオン化ビームを広げることで、観測領域を広げ、観測時間を長くすることにも成功した。
②のテーマに関して実験的に模索した結果、分子数を増やすことが単純ではあるが非常に有効であった。我々の実験において、分子は原子気体に対して光会合レーザーを入射して生成される。このときの光会合レーザーの光源を半導体レーザー(Tapered Amplifier)からチタンサファイヤレーザーに置き換えることで、ハイパワー化し光会合の効率を上昇させ、分子数を大幅に増やすことができた。
以上の点に加え、種々の実験的な改善を加えることで、電子・陽子質量比の恒常性検証実験の高精度化に成功した。現在、投稿論文を作成中ではあるが、これまでに分子を用いて行われている電子・陽子質量比の恒常性検証実験の精度を2倍以上更新する精度を実現した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Prospects for narrow-line cooling of KRb molecules in the rovibrational ground state2014

    • Author(s)
      J. Kobayashi, K. Aikawa, K. Oasa, and S. Inouye
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 89 Issue: 2 Pages: 021401-021401

    • DOI

      10.1103/physreva.89.021401

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 極低温KRb分子の分光による電子・陽子質量比の恒常性検証実験2014

    • Author(s)
      荻野敦,井上慎,小林淳
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス 神奈川県
    • Year and Date
      2014-03-27 – 2014-03-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Test for the stability of the proton-to-electron mass ratio using ultracold KRb molecules2014

    • Author(s)
      Jun Kobayashi
    • Organizer
      7th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms
    • Place of Presentation
      日本科学未来館 東京都
    • Year and Date
      2014-03-14 – 2014-03-16
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 冷却分子の精密分光による電場測定2013

    • Author(s)
      小林淳,荻野敦,井上慎
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス 徳島県
    • Year and Date
      2013-09-25 – 2013-09-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 冷却分子を用いた電子・陽子質量比の恒常性検証実験2013

    • Author(s)
      小林淳,荻野敦
    • Organizer
      「原子が切り拓く極限量子の世界-素粒子的宇宙像の確立を目指して-」研究会
    • Place of Presentation
      KKRホテル熱海 静岡県
    • Year and Date
      2013-09-03 – 2013-09-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子・陽子質量比変化に敏感な分子準位の観測2013

    • Author(s)
      小林淳, 荻野敦, 大久保弘樹, 井上慎
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学,広島県
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward the laser cooling of photoassociated KRb molecules using the 1Σ+-3Π0 intercombination transition2012

    • Author(s)
      Jun Kobayashi and Shin Inouye
    • Organizer
      5th International Workshop on Ultracold Group II Atoms
    • Place of Presentation
      情報通信研究機構 (NICT) 小金井本部,東京都
    • Year and Date
      2012-10-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward the test of the stability of the electron-to-proton mass ratio using photoassociated KRb molecules2012

    • Author(s)
      Jun Kobayashi and Shin Inouye
    • Organizer
      Fundamental Physics Using Atoms 2012
    • Place of Presentation
      東北大学,宮城県
    • Year and Date
      2012-09-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] KRb分子のレーザー冷却実現に向けたX1Σ+-b3Π0遷移の精密分光2012

    • Author(s)
      小林淳,井上慎
    • Organizer
      平成24年度日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学,神奈川県
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward laser cooling of photoassociated KRb molecules2012

    • Author(s)
      Jun Kobayashi, Masahito Ueda and Shin Inouye
    • Organizer
      23rd International Conference on Atomic Physics
    • Place of Presentation
      Palaiseau, France
    • Year and Date
      2012-07-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Toward the laser cooling of photoassociated KRb molecule2012

    • Author(s)
      Jun Kobayashi
    • Organizer
      Workshop on eEDM with molecule
    • Place of Presentation
      東京大学,東京都
    • Year and Date
      2012-05-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 東京大学 工学系研究科附属 光量子科学研究センター 井上研究室ホームページ

    • URL

      http://ultracold.t.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2018-03-28  

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