Search for EDM in ultracold molecule using laser photoassociation

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H01929
• 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, 電磁波研究所, 嘱託 (50359030) ; 阿部 穣里 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (60534485) ; 酒見 泰寛 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251602) ; 東條 賢 中央大学, 理工学部, 教授 (30433709)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 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

光会合実験に向けて、今年度は、（１）461 nm光の光パワー増大、（２）オーブンのチラー交換、を行った。
（１）461 nm光源として、従来は、非線形光学結晶を用いた第2次高調波発生により波長922 nmの光を461 nm光へと変換し、インジェクションロックによる光増幅を行っていた。しかし、温度調整やアライメントなど、繊細な取り扱いが必要であった。そこで、これらの光源システムの代わりに、大強度のLDチップを用いた461 nmのECDLを作製し、200 mWの出力を得ることができた。これは、従来の第2次高調波による光パワー170 mWを上回るものであり、ECDL１台だけで済む。また、この新しいECDLシステムを用いて、Sr原子のFM分光を行い、分散型信号を得ることができた。（２）オーブンを冷却するためのチラーが故障したため、新しいものに交換した。
分担者の阿部氏は、核EDMの一つであるシッフモーメントについて、電子状態項に対するより厳密な表現式を導出した。また多電子の波動関数を高精度に計算する結合クラスター法に対して本手法を適用するプログラムを開発した。TlF分子の数値計算から、従来のシッフモーメントの表現では、核表面付近での記述が不十分であることを明らかにした。
分担者の梶田氏は、主にテラヘルツ領域の周波数の16桁以上の確度を得る可能性を分子イオンの開店遷移周波数や光格子内のCaF分子の振動遷移周波数を中心に検討した。光格子内のCaF分子の遷移周波数に与える隣接する格子内の分子の双極子モーメントから受けるシュタルクシフトで二光子遷移では17桁目のシフトであるのに対して一光子遷移では15桁目のシフトであることを結論づけた。
分担者の酒見氏は、電子EDMの測定方法や光ファイバー伝送について研究した。分担者の東條氏は、時間結晶やSr分光について研究した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Physical Research Laboratory(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: Physical Research Laboratory
• [Int'l Joint Research] University C^ote d'Azur(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: University C^ote d'Azur
• [Journal Article] Development of a Laser Frequency Stabilization and an Optical Transmission System for the Francium Electric Dipole Moment Search (2022)
  • Author(s): Nakamura K、Nagase S、Nakashita T、Hayamizu T、Aoki T、Nagahama H、Ozawa N、Sato M、Yamane K、Fukase M、Uehara D、Takamine A、Sakemi Y
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 2249 Pages: 012010～012010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/2249/1/012010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 400-m-Long Polarization-Maintaining Fibers for Magneto-Optical Trapping of Francium Atoms (2022)
  • Author(s): K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine and Y. Sakemi
  • Journal Title: Proceedings of the 2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim Volume: CTuP7C-03 Pages: 1-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 量子エンタングル Fr 原子を用いた電子 EDM の量子センシング (2022)
  • Author(s): 青木貴稔, 佐藤拓海, 池田英彦, 岡本直大, 鳥井寿夫, 中村圭佑, 永瀬慎太郎, 長濱弘季, 小澤直也, 佐藤幹, 中下輝士, 山根風樹, 松田恭幸, 酒見泰寛, 早水友洋, 大塚未来, 高峰愛子, 上野秀樹, 羽場宏光, 田中香津生, 原田健一, 川村広和, 井上壮志, 内山愛子, 畠山温, 市川 雄一, 田中聡, 松尾由賀利, Rithvik Sreekantham et al.
  • Journal Title: 電気学会 電子回路研究会 Volume: ECT-22 Pages: 043-17-22
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] 解説記事「テラヘルツ領域周波数標準」 (2022)
  • Author(s): 梶田雅稔
  • Journal Title: しょうとつ Volume: 19 Pages: 54-61
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] New representation of electronic terms for Schiff moment in molecules (2023)
  • Author(s): Minori Abe
  • Organizer: Searches for Electric Dipole Moments: From Theory to Experiment, 2nd March 2023, Nagoya University.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ダークマター探索のためのCs原子の磁気光学トラップ (2023)
  • Author(s): 田中聡, 石川知輝, 河西壱輝, 岡本直大, 早水友洋, A. Kastberg, B. K. Sahoo, B. P. Das, 西野仁, 小野崇人, 羽場宏光, 東條賢, 酒見泰寛, 松尾由賀利, 鳥井寿夫, 青木貴稔
  • Organizer: 日本物理学会 2023年春季大会 24aA1-4 2023年3月24日
• [Presentation] 永久電気双極子能率探索を目指した冷却フランシウム原子源の開発 (2023)
  • Author(s): 小澤直也, 長濱弘季, 中村圭佑, 佐藤幹, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 上原大祐, 深瀬実来, 青木貴稔, 山口敦史, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-3 2023年3月24日
• [Presentation] フランシウム原子の永久電気双極子能率探索に向けた高周波二重極質量フィルターの開発 (2023)
  • Author(s): 深瀬実来, 長濱弘季, 中村圭佑, 小澤直也, 佐藤幹, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 上原大祐, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-4 2023年3月24日
• [Presentation] レーザー冷却フランシウム源実現に向けた金属表面における中性脱離反応の研究 (2023)
  • Author(s): 上原大祐, 長濱弘季, 中村圭佑, 佐藤幹, 中下輝士, 小澤直也, 永瀬慎太郎, 深瀬実来, 青木貴稔, 山口敦史, 高峰愛子, 上野秀樹, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 2023年春季大会 24aV1-5 2023年3月24日
• [Presentation] シッフモーメントに対する電子状態項のより厳密な表現の検討 (2023)
  • Author(s): 戸田智渚、阿部穣里
  • Organizer: 重元素化学研究会, 2023 年 3 月 20 日（月）～21 日（火）場所：あわら市商工会芦原支所 講習会室
• [Presentation] Birefringent atomic vapor laser lock for laser cooling experiments (2022)
  • Author(s): Naohiro Okamoto, Takumi Sato, Takatoshi Aoki, and Yoshio Torii
  • Organizer: Ultracold Atoms Japan 2022 (Okinawa, Japan, 12-14 April 2022)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 400-m-Long Polarization-Maintaining Fibers for Magneto-Optical Trapping of Francium Atoms (2022)
  • Author(s): Keisuke Nakamura, Shintaro Nagase, Teruhito Nakashita, Tomohiro Hayamizu, Takatoshi Aoki, Hiroki Nagahama, Naoya Ozawa, Motoki Sato, Kazeki Yamane, Mirai Fukase, Daisuke Uehara, Aiko Takamine, and Yasuhiro Sakemi
  • Organizer: The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022) Sapporo Japan 31 August - 5 September 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms (2022)
  • Author(s): T. Aoki, R. Sreekantham, B. K. Sahoo, Bindiya Arora, A. Kastberg, T. Sato, H. Ikeda, N. Okamoto, Y. Torii, T. Hayamizu, K. Nakamura, S. Nagase, M. Ohtsuka, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, K. S Tanaka, K. Harada, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, A. Hatakeyama et al.
  • Organizer: 14th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2022), (online, 24-25th November 2022)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Precision Frequency Measurement of Molecules (2022)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Organizer: Scholars International Conference on Optics, Photonics and Lasers, Berlin (2022.6.23) (Keynote)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Precision measurement of molecular vibrational rotational transition frequencies (2022)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Organizer: The 9th Conference of Analytix 2023 ” Sapporo(2023.1.10)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Searching for the permanent electric dipole moment using laser cooled francium atoms (2022)
  • Author(s): H.Nagahama et al.
  • Organizer: PSI2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Development of a novel comagnetometer for high precision measurement of the electric dipole moment using laser cooled Fr atoms (2022)
  • Author(s): S. Nagase, Y.sakemi et al.
  • Organizer: PSI2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Search for permanent EDM by using Fr atoms (2022)
  • Author(s): M. Fukase, Y.sakemi et al.
  • Organizer: FPUA2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Condensed Matter Physics in Big Time Crystals (2022)
  • Author(s): Krzysztof Giergel, Ali Zaheer, Arpana Singh, Chamali Gunawardana, Tien Tran, Satoshi Tojo, Andrei Sidorov, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford
  • Organizer: 24th Australian Institute of Physics Congress, Dec. 11-16, 2022, University of Adelaide, (Adelaide, Australia)
  • Invited
• [Presentation] Big Time Crystals in a Bouncing BEC (2022)
  • Author(s): Chamali Gunawardana, Ali Zaheer, Arpana Singh, Tien Tran, Satoshi Tojo, Krzysztof Giergel, Andrei Sidorov, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford
  • Organizer: 24th Australian Institute of Physics Congress, Dec. 11-16, 2022, University of Adelaide, (Adelaide, Australia)
• [Presentation] 量子エンタングルFr原子を用いた電子EDMの量子センシング (2022)
  • Author(s): 青木貴稔, 鳥井寿夫, 早水友洋, 中村圭佑, 長濱弘季, 田中香津生, 原田健一, 内山愛子, 畠山 温, 高峰愛子, 上野秀樹, 市川雄一, 松田恭幸, 羽場宏光, 酒見泰寛
  • Organizer: 電気学会 電子回路研究会（情報通信研究機構）2022年9月8日
• [Presentation] Search for permanent EDM by using Fr atoms (2022)
  • Author(s): M.Sato, Y.Sakemi et al.
  • Organizer: RCNP研究会「中性子と原子で探る基礎物理」
• [Presentation] 量子センサーのためのCs原子マイクロセル分光 (2022)
  • Author(s): 田中聡，西野仁，小野崇人，松尾由賀利， 酒見泰寛， 鳥井寿夫， 青木貴稔
  • Organizer: 第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」（アクティ徳島）16P2-P-19, 2022年11月16日
• [Book] Ion Traps: A gentle introduction (2022)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Total Pages: 123
  • Publisher: Institute Of Physics Science
  • ISBN: 978-0-7503-5470-7
• [Remarks]
  • URL: https://researchmap.jp/read0064072