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

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02881
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Aoki Takatoshi 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 Final Research Achievements

Measurement of electron electric dipole moment (EDM) down to 10^-29 e cm, using laser cooling technique of atoms and molecules, enables us to search for supersymmetry particles. Threfore, we proposed the LiSr molecule experiment with strong effective electric field of 0.8 GV/cm. In this work, we demonstrated the clarification of atomic structure due to the repumping transition for laser cooling, development of laser source with high stability, wave transformation system with robust and high stability, in order to increase the number of atoms. The precise theoretical calculations improved the effective electric field to 2.0 GV/cm.

Free Research Field

量子エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた成果は、第１には、レーザーシステムの高安定化である。レーザー冷却実験では、複数のレーザー光の周波数を、50億分の１以下のレベルで制御する必要がある。本研究では、波長497 nm（青緑色）のレーザー光は50億分の１以下、689 nm（赤色）のレーザー光は1兆分の１以下に制御することに成功した。また、理論計算により、LiSr分子を用いると電子EDMが、原子の場合と比べて2000倍以上に増幅されることを明らかにした。これらの技術と理論計算を融合させることで、今後、電子EDMの感度を向上させることができる。