マクロコヒーラント増幅機構と二光子超放射過程の実験的研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21244032
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 笹尾 登 岡山大学, 極限量子研究コア, 教授 (10115850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南條 創 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (40419445) ; 若林 知成 近畿大学, 理工学部, 准教授 (30273428)
• Keywords: マクロコヒーランス / マトリックス / 超放射 / フラーレン / ニュートリノ質量分光

Research Abstract

1.Ba気体セルからの二光子対超放射研究
バリウム原子準安定状態(D準位)を用いた二光子対超放射過程に関する研究が進展した。特に二光子過程を誘起するに必須であるトリガーレーザー(波長1755nm)を製作し、その評価を行った。その結果、出力10mW・パワー揺らぎ約1%・周波数安定度100MHz(peak-to-peak)なる結果を得た。これらの値は我々の目的に対し十分な性能を有することを示している。またこれを用い二光子対超放射実験を開始したところ、二光子過程に付随すると考えられる信号を観測した。今後はこの信号の詳しい性質を調べる。
2.誘導ラマン散乱法によるパラ水素倍音振動励起モードの研究
固体パラ水素分子の振動励起モードからの二光子対超放射過程はマクロコヒーラント増幅機構を証明する有力な方法である。誘導ラマン散乱法により励起された倍音(v=2)振動モードのコヒーランス持続時間の測定を行い、25ナノ秒以上であるという結果を得た。またコヒーランス時間を左右する主要な位相緩和過程を実験的に解明し、不純物(オルソ水素)、格子欠陥、フォノン等が要因となっていることを明らかにした。以上の結果は、パラ水素が固体として極めて長いコヒーランス時間を有し、二光子対超放射の標的として有望であること示している。この成果に基づき二光子対超放射実験に移行した。
3.マトリックスに単離されたビスマス原子の分光研究
ネオンを母体とするマトリックス中にビスマス原子を導入し、ビスマスの吸収分光実験を遂行した。その結果、多数の長寿命準位を観測することに成功した。今後は準位の同定を行い、マトリックス母体とビスマスとの相互作用を解明する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

二光子放射の可能性が高い信号が観測されたこと、及びパラ水素分子を用いた爆発的二光子対超放射実験の準備が整ったことは本研究の目的を達成する一里塚として極めて意義が高い。これより研究計画は概ね順調に進展しつつあると結論できる。

Strategy for Future Research Activity

バリウムについては、現在観測されている信号の性質を詳細に調査すると共に、爆発的二光子対超放射現象の条件に近づけるため、標的密度の増大、標的長さの延伸、コヒーランスの増大を図る。またパラ水素分子を用いた実験については、コヒーランスの良いレーザーシステムを構築し、新現象発見に取り組む。

Research Products

• [Journal Article] Spectroscopy of HF and HF containing clusters in solid parahydrogen (2011)
  • Author(s): Y.Miyamoto, H.Ooe, S.Kuma, K.Kawaguchi, K.Nakajima, I.Nakano, N.Sasao, J.Tang, T.Taniguchi and M.Yoshimura
  • Journal Title: J.Phys.Chem.A Volume: Vol.115 Pages: 14254-14261
  • DOI: 10.1021/jp207419m
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 対超放射のダイナミクス (2012)
  • Author(s): 吉村太彦, 笹尾登, 田中実
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] バリウム原子準安定状態を用いた対超放射探索実験 (2012)
  • Author(s): 大饗千彰, 植竹智, 久間晋, 笹尾登, 田中実, 中嶋享, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 山口琢也, 湯浅一生, 吉見彰洋, 吉村太彦
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 固体ネオンマトリクス中におけるBi源子およびYb原子の発光スペクトル (2012)
  • Author(s): 若林知成, 富岡万貴子, 山口琢也, 久間晋, 宮本祐樹, 中嶋享, 植竹智, 大饗千彰, 川口建太郎, 笹尾登, 田中実, 唐健, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 百瀬孝昌, 吉見彰洋, 吉村太彦
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Rb原子の分岐遷移における競合超放射の同時測定 (2012)
  • Author(s): 中嶋享, 福見敦, 久間晋, 中野逸夫, 中島優夢, 南條創, 大饗千彰, 笹尾登, 高橋弘紀, 植竹智, 山口琢也, 吉見彰洋, 吉村太彦, 湯浅一生
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 固体パラ水素を用いた二光子対超放射実験(II) (2012)
  • Author(s): 久間晋, 宮本祐樹, 中嶋享, 植竹智, 大饗千彰, 川口建太郎, 笹尾登, 田中実, 唐健, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 百瀬孝昌, 山口琢也, 湯浅一生, 吉見彰洋, 吉村太彦, 若林知成
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 固体パラ水素を用いた二光子対超放射実験(I) (2011)
  • Author(s): 久間晋, 宮本祐樹, 中嶋享, 大饗千彰, 川口建太郎, 笹尾登, 谷口敬, 唐健, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 百瀬孝昌, 山口琢也, 湯浅一生, 吉村太彦, 若林知成
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] マクロコヒーランス増幅機構を用いたニュートリノ質量分光(XI)Ba対超放射探索実験 (2011)
  • Author(s): 大饗千彰, 久間晋, 笹尾登, 谷口敬, 中嶋享, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 山口琢也, 湯浅一生, 吉村太彦
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 分子を利用したニュートリノ質量分光 (2011)
  • Author(s): 吉村太彦, 大饗千彰, 川口建太郎, 久間晋, 谷口敬, 唐健, 中嶋享, 中野逸夫, 南條創, 福見敦, 宮本祐樹, 百瀬孝昌, 笹尾登, 若林知成, 山口琢也, 湯浅一生
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2011-09-18