緩和のない原子運動制御法の開発と原子波動光学への応用

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22540408
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 清水 富士夫 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 共同研究員 (00011156)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森永 実 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 助教 (60230140)
• Keywords: 原子光学 / コヒーレント原子線 / 原子チップ / Nb超伝導回路 / 極低温Ne原子線

Research Abstract

本研究課題の目的は新しいコヒーレント原子線源を開発し、コヒーレント原子光学に応用することである。22年度から超伝導チップ回路を流れる永久電流上に原子をトラップし、コヒーレント原子源を生成させる準備を進めてきた。残念ながら、昨年春以降、夏の終わりまで電力事情の悪化のために実験機器本体である超高真空チャンバーの運転を停止せざるをえなくなった。現在、真空チャンバーの運転は元に復帰しているが、本番の実験で使う原子チップ設計のための予備実験ができず、当初の研究計画に従った研究は昨年春から事実上進行していない。
このため、停電の影響をさほど受けず、長年の経験から事故対策が十分に取られているネオンのレーザー冷却、『トラップ装置を使ってコヒーレント原子線を生成する試みに主力を移している。
インコヒーレントな原子集団からコヒーレント状態を作るには連続な固有状態を持った何らかの量子力学系にエントロピーを流す必要がある。現在行われている研究では、すべて原子自体の熱運動をこの目的に使っているが、コヒーレント光学でよく用いられるように、原子遷移の自然放出過程を利用することもできるはずである。我々が長年研究してきた準安定状態希ガス原子はこの方法に好都合なエネルギー構造を持っている。
昨年秋以降、輝度の高い準安定ネオン原子の極低温原子線を生成させることに主力を注いだ。この原子線は量子力学的なコヒーレント状態にはないが、(多分)世界で一番輝度の高い原子線源であり、すでに種々の原子線干渉研究に応用できるものになっている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

不安定な電力事情のため夏の終わりまで、実験機器の運転を停止せざるを得なかった。これにともなって、予備実験の遅れから本番で用いる原子チップの設計ができなかった。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画であった、原子チップ上にコヒーレント原子線を生成する実験も再開する予定であるが、昨年秋以降、代案として始めた準安定ネオン原子を使ったコヒーレント原子線源開発に主力を注ぐ予定である。
これは、超伝導原子チップから期待できる成果のほうが物理現象としてはより興味深いものが期待できるが、実用的、あるいは科学研究の道具である原子干渉計としてはレーザー冷却された極低温希ガス原子線のほうがより広範な可能性を持っていると考えられるからである。