超流動ヘリウム中の原子,分子,イオンの生成と分光学的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04554010
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藪崎 努 京都大学, 理学部, 教授 (60026127)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 義朗 京都大学, 理学部, 助手 (40226907) ; 水崎 隆雄 京都大学, 理学部, 助教授 (20025448) ; 恒藤 敏彦 京都大学, 理学部, 教授
• Keywords: 超流動ヘリウム / レーザー分光 / アルカリ原子 / アルカリ分子 / アルカリ土類原子

Research Abstract

本研究は、超流動ヘリウム中で大量の原子、分子、イオン、やクラスター生成し、これらの内部エネルギー状態やそれらの間のダイナミックスをレーザー分光法を駆使した実験および理論の双方から総合的に研究し、新しい環境下における物性物理学の足がかりになることを目的としている。超流動ヘリウム中の不純物粒子の物性は世界的にも興味をもたれているが粒子導入の困難から殆ど研究がなされていない。本年度では超流動ヘリウム中にこれらの粒子を効率よく生成できるレーザースパッタリング法の開発と装置の製作を行った。次に、このシステムを用いて、先ず種々のアルカリ金属のスパッタリングを行い、それにより生成されるアルカリ原子に、波長が大幅に変化できるパルス色素レーザーやTi:Al_2O_3レーザーからの光を与え、世界で初めて超流動ヘリウム中のアルカリ原子の吸収および発光スペクトルの精密な分光を行い、エネルギーの測定を行なうことに成功した。観測できた元素はルビジウムとセシウムで、これらの原子の吸収スペクトルは広く、自由原子に比べ大きく青方にシフトしているが、放出スペクトルは鋭く、その位置は殆ど自由原子のそれと一致していることを見いだした。特に注目すべき点は、D_2線に相当する吸収スペクトルは二重構造をしているということである。そこで、アルカリ原子のエネルギー原子バブルモデルを用いて計算を行なった。その結果スペクトルの位置、広がりは球状のバブル構造でおおよそ説明できることができた。しかし、D_2線に見られるスペクトル構造から、原子の周りヘリウムが非対称な振動をもしている成分もあることが明らかになった。更に、超流動ヘリウム中のルビジウムおよびセシウム原子に関し円偏光レーザー光による光ポンピングの予備的な実験を行い、これらの原子のスピンを偏極し、磁気共鳴を光学的に観測することにも初めて成功した。

Research Products

• [Publications] T.Yabuzaki: "Laser Spectroscopy in Superfluid Helium" Atomic Physics. 13. (1993)
• [Publications] H.Ito: "Spin-Polarization by Optacal pumping with Selective Reflection" J.Phys.Soc.Japan. (1993)