Study of ultracold molecules toward the search of electron electric dipole moment

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H02881
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 青木 貴稔 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30328562)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶田 雅稔 国立研究開発法人情報通信研究機構, グローバル推進部門, 嘱託 (50359030) ; 阿部 穣里 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (60534485) ; 酒見 泰寛 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251602)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 実験核物理 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理

Outline of Annual Research Achievements

我々は波長689nmのブロード光レーザー冷却に成功しているが、安定な実験装置へと改善する必要がある。今年度は、干渉フィルター型ECDL作製し、環境変化に対して長期的に安定なシステムの構築を行い、PPLN導波路を用いた461 nm光源の大パワー化を行った。
近年、ECDLの環境変化に対して、偏光信号を利用した安定化法が報告されている。そこで、我々は、干渉フィルター型ECDLの偏光信号を利用した長期安定化に取り組んだ。また一般に、干渉フィルター型ECDLは、リットロー型と比べて共振器長が長いため、モードホップフリー領域が狭くなる。そこで、偏光信号を利用して、モードホップフリー領域を、24 GHzへ拡張することに成功した。これは、干渉フィルター型では世界最高である。そして、その光源の2倍波である497 nm光を用いて、SrのDAVLL分光を行い、リポンプ光の周波数安定化に成功した。また、PPLN導波路を用いた大強度461 nm光源システムを開発した。
また、ＥＤＭと同じく基本対称性の破れとしてパリティの破れについて国際会議で発表し、インドのSahoo教授、フランスのKastberg教授と共同研究を行った。
分担者の梶田氏は、精密計測可能な分子遷移周波数として、レーザー冷却後に光格子内でトラップされたCaF分子の振動遷移周波数を用いることを考案した。その一方で遷移の有無を吸収でなくて検出光の位相で検出する方法を考案した。
分担者の阿部氏は、相対論量子化学計算を行った。電子EDM探査実験に適する原子分子の持つべき重要な特徴として、大きな有効電場、分子整列のしやすさ、冷却分子形成の可能性などがあげられる。新規実験分子を提案するために、重原子―重原子系分子や、水銀―アルカリ金属系分子などついて、先述した項目に関する理論計算を行い、実験の優位性について論じた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

光源システム作製に時間がかかった。

Strategy for Future Research Activity

3年目は作製した大強度波長461 nm光源システムと、干渉フィルター型ECDLによるリポンプ光を用いて、MOT実験の安定化を行う。
その上で、689nmのレーザー冷却の最適化を行い、Sr原子の光トラップ、および分子分光を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Physical Research Laboratory (PRL)/Indian Institute of Technology Roorkee/Indian Institute of Astrophysics(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: Physical Research Laboratory (PRL)/Indian Institute of Technology Roorkee/Indian Institute of Astrophysics
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] Universite Nice Sophia Antipolis(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: Universite Nice Sophia Antipolis
• [Journal Article] Development of a Dual Isotope Co-Magnetometer Using Laser Cooled Rubidium Toward Electron Electric Dipole Moment Measurement Using Francium (2019)
  • Author(s): A. Uchiyama, K. Harada, T. Inoue, H. Kawamura, K. S. Tanaka, M. Itoh, T. Aoki, A. Hatakeyama, Y. Takahashi, and Y. Sakemi
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 1206 Pages: 012008-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1206/1/012008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RaH as a potential candidate for electron electric-dipole-moment searches (2019)
  • Author(s): N. M. Fazil, V. S. Prasannaa, K. V. P. Latha, M. Abe, and B. P. Das
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 99 Pages: 052502-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.99.052502
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ultracold mercury-alkali-metal molecules for electron-electric-dipole-moment searches (2019)
  • Author(s): A. Sunaga, V. S. Prasannaa, M. Abe, M. Hada, and B. P. Das
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 99 Pages: 040501-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.99.040501
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Factors influencing the photoelectrochemical device performance sensitized by ruthenium polypyridyl dyes (2019)
  • Author(s): Purnama Indra、Salmahaminati Salmahaminati、Abe Minori、Hada Masahiko、Kubo Yuji、Mulyana Jacob Yan
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 48 Pages: 688～695
  • DOI: https://doi.org/10.1039/C8DT03502d
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 標準模型を超えた新物理を探索するための原子パリティ非保存効果の精密周波数測定 (2018)
  • Author(s): 青木貴稔, 鳥井寿夫, Sahoo Bijaya Kumar, Das Bhanu Pratap, 原田健一, 早水友洋, 坂本幸祐, 川村広和, 井上壮志, 内山愛子, 伊藤沙希, 田中香津生, 伊藤正俊, 畠山温, 酒見泰寛
  • Journal Title: 電子回路研究会 Volume: 18 Pages: ECT-018-060-1-6
  • DOI: https://www.ieej-ect.org/ect/ectp/2018/p18-09-07.html
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effective multiple sideband generation using an electro-optic modulator for a multiple isotope magneto-optical trap (2018)
  • Author(s): Uchiyama A.、Harada K.、Sakamoto K.、Dammalapati U.、Inoue T.、Itoh M.、Ito S.、Kawamura H.、Tanaka K. S.、Yoshioka R.、Sakemi Y.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Volume: 89 Pages: 123111～123111
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5054748
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] α-unbound levels in Ar34 from Ar36(p,t)Ar34 reaction measurements and implications for the astrophysical S30(α,p)Cl33 reaction rate (2018)
  • Author(s): Long A. M.、Adachi T.、Beard M.、Berg G. P. A.、Couder M.、deBoer R. J.、Dozono M.、G?rres J.、Fujita H.、Fujita Y.、Hatanaka K.、Ishikawa D.、Kubo T.、Matsubara H.、Namiki Y.、O'Brien S.、Ohkuma Y.、Okamura H.、Ong H. J.、Patel D.、Sakemi Y. 他
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 97 Pages: 054613-1-9
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.97.054613
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 冷却原子を用いた電子の電気双極子能率の探索 (2018)
  • Author(s): 酒見泰寛
  • Journal Title: 光学 Volume: 47 Pages: 301
  • DOI: http://myosj.or.jp/kogaku/backnumber/47-7/
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Accurate ab initio calculations of spectroscopic constants and properties of BeLi + (2018)
  • Author(s): Bala Renu、Nataraj H.S.、Abe Minori、Kajita Masatoshi
  • Journal Title: Journal of Molecular Spectroscopy Volume: 349 Pages: 1～9
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jms.2018.03.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Non-destructive Monitoring of Molecular Vibrational Transitions (2018)
  • Author(s): Kajita Masatoshi
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 87 Pages: 074301～074301
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.074301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precise Measurement of Transition Frequencies of Optically Trapped 40Ca19F Molecules (2018)
  • Author(s): Kajita Masatoshi
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 87 Pages: 104301～104301
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.104301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microwave oscillator using piezoelectric thin-film resonator aiming for ultraminiaturization of atomic clock (2018)
  • Author(s): Hara M.、Yano Y.、Kajita M.、Nishino H.、Ibata Y.、Toda M.、Hara S.、Kasamatsu A.、Ito H.、Ono T.、Ido T.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Volume: 89 Pages: 105002～105002
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5048633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calculations of electronic properties and vibrational parameters of alkaline-earth lithides: MgLi+ and CaLi+ (2018)
  • Author(s): Bala Renu、Nataraj H. S.、Abe Minori、Kajita Masatoshi
  • Journal Title: Molecular Physics Volume: 117 Pages: 712～725
  • DOI: https://doi.org/10.1080/00268976.2018.1539258
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Prospects for a polar-molecular-ion optical probe of varying proton-electron mass ratio (2018)
  • Author(s): Kokish Mark G.、Stollenwerk Patrick R.、Kajita Masatoshi、Odom Brian C.
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 98 Pages: 052513-1-12
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.052513
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enhancement factors of parity- and time-reversal-violating effects for monofluorides (2018)
  • Author(s): Sunaga A.、Prasannaa V. S.、Abe M.、Hada M.、Das B. P.
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 98 Pages: 042511-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.042511
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Electron correlation trends in the permanent electric dipole moments of alkaline-earth-metal monohydrides (2018)
  • Author(s): Fazil N. M.、Prasannaa V. S.、Latha K. V. P.、Abe M.、Das B. P.
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 98 Pages: 032511-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.032511
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 干渉フィルター型ECDLにおけるモードホップフリーチューニング領域の拡張 (2019)
  • Author(s): 下村優輔, 青木貴稔, 酒見泰寛, 鳥井寿夫
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] ホローカソードランプを用いたSr+イオンの5S1/2-5P1/2遷移のドップラーフリー分光 (2019)
  • Author(s): 佐藤拓海, 早川悠介, 青木貴稔, 鳥井寿夫
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] 電子の電気双極子能率探索に向けた極低温85Rb, 87Rb原子による磁場測定 (2019)
  • Author(s): 内山愛子, 原田健一, 田中香津生, 川村広和, 伊藤正俊, 早水友洋, 長濱弘季, 小澤直也, 堤惇, 井上壮志, 青木貴稔, 畠山温, 高橋義朗, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] 電子の永久電気双極子モーメント探索へ向けたフランシウム原子の生成とトラップ (2019)
  • Author(s): 早水友洋, 長濱弘季, 小澤直也, 堤惇, 原田健一, 田中香津生, 内山愛子, 青木貴稔, 畠山温, 高橋義朗, 羽場宏光, 大前宣昭, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] 光格子重元素干渉計による基本対称性の研究 (2019)
  • Author(s): 酒見泰寛
  • Organizer: 理研「物質階層原理＆ヘテロ界面」研究報告会
  • Invited
• [Presentation] Fundamental physics with laser cooled heavy elements (2019)
  • Author(s): 酒見泰寛
  • Organizer: 2019重元素化学ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 分子イオンE1遷移観測による周波数精密計測 (2019)
  • Author(s): Mark Kokish, Patric Stollenwerk, 梶田雅稔, Brian Odom
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] Relativistic Quantum Chemical Calculations of Nuclear Electic Dipole Moments in Diamagnetic Molecules (2019)
  • Author(s): Minori Abe
  • Organizer: The 11th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Parity-nonconserving interaction-induced light shifts in the 7S_1/2 - 6D_3/2 transition of the ultracold 210Fr atoms to probe new physics beyond the standard model (2018)
  • Author(s): T. Aoki, Y. Torii, B. K. Sahoo, B. P. Das, K. Harada, T. Hayamizu, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, S. Ito, R. Yoshioka, K. S. Tanaka, M. Itoh, A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • Organizer: ICAP2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement of the hyperfine structure of the 5s5d 3D3 state in 87Sr using a hollow cathode lamp (2018)
  • Author(s): T. Sato, Y. Hayakawa, T. Aoki, and Y. Torii
  • Organizer: ICAP2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 標準模型を超えた新物理を探査するための冷却Fr原子のパリティ非保存相互作用誘起の光シフト (2018)
  • Author(s): 青木貴稔, 鳥井寿夫, B. K. Sahoo, B. P. Das, 原田健一, 早水友洋, 坂本幸祐, 川村広和, 井上壮志, 内山愛子, 伊藤沙希, 田中香津生, 伊藤正俊, 畠山温, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
• [Presentation] 電子の電気双極子能率探索に向けたフランシウム原子の磁気光学トラップ (2018)
  • Author(s): 原田健一, 川村広和, 田中香津生, 内山愛子, 早水友洋, 長濱弘季, 小澤直也, 堤惇, 青木貴稔, 畠山温, 高橋義朗, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
• [Presentation] 人工RI結晶による基本対称性の研究 (2018)
  • Author(s): 酒見泰寛
  • Organizer: 研究会「超重元素研究の新展開」
  • Invited
• [Presentation] Relativistic ab initio calculations of uranium isotope fractionations (2018)
  • Author(s): Minori Abe
  • Organizer: International Conference Uranium Biogeochemistry Transformations, isotopes, and applications (Uranium-Biogeo Conference 2018)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Relativistic many-body theories for time-reversal violation in molecules (2018)
  • Author(s): Minori Abe
  • Organizer: Second European Symposium on Chemical Bonding
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Relativistic quantum chemical calculations for uranium isotope fractionations caused by biological events (2018)
  • Author(s): 阿部穣里
  • Organizer: ナノ構造・物性―ナノ機能・応用部会合同シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Relativistic study of parity and time reversal symmetry-violating interaction using atoms and molecules (2018)
  • Author(s): A. Sunaga, M. Abe, B. P. Das, M. Hada
  • Organizer: 6th International Congress of Quantum Chemistry (ICQC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of enhancement factors of electron EDM and scalar-pseudoscalar interaction for atoms and molecules (2018)
  • Author(s): A. Sunaga, M. Abe, B. P. Das, M. Hada
  • Organizer: 7th Japan-Czech-Slovakia (JCS) Symposium on Theoretical Chemistry, the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry
  • Int'l Joint Research
• [Book] Measurement, Uncertainties and Lasers (2019)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Total Pages: 120
  • Publisher: IOP Science
  • ISBN: 978-0-7503-2328-4
• [Book] Measuring Time: Frequency Measurements and Related Development in Physics (2018)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Total Pages: 94
  • Publisher: IOP Science
  • ISBN: 978-0750321228