Study of a homogeneous spinor BEC

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14635
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: Shibata Kosuke 学習院大学, 理学部, 助教 (90735440)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ボースアインシュタイン凝縮体 / 一様系 / 光ペインティング / 量子ロックイン検出

Outline of Final Research Achievements

The study aims to clarify the behavior of a homogeneous Bose-Einstein condensate of the spin dgrees of freedom (spinor BEC) experimentally. We have tackled all-optical generation of a spinor BEC in a box repulsive potential. One of the most important issues in homogeneous BEC generation is compensation of gravity. We have realized gravity compenstation by optical painting technique. Ellimination of magntic sublevel dependent energy shift induced by the trap light (fictitious magnetic field) is also important in the study of a spinor BEC. We have successfully performed sensitive measurement of the fictitious magnetic field with quantum lock-in detection and its ellimination.

Free Research Field

冷却原子気体

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スピン自由度を持つボース・アインシュタイン凝縮体（スピノールBEC）は、超流動性と磁性を併せ持つ量子流体であり、実験・理論の両面からその特性が調べられてきた。従来の実験研究では主として調和型の引力ポテンシャルで閉じ込めたBECが用いられていたが、外部閉じ込めの影響を排した一様系を用いた実験により得られる知見は、スピノールBECのより深い理解につながる。本研究では、その実験的生成の基礎技術を開発することができた。