2023 Fiscal Year Research-status Report
Search for the time-variation of the fundamental physical constant by long-term operation of an optical lattice clock using a light-controlled slow atomic beam source
| Project/Area Number |
22K04942
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
安田 正美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (50322045)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 光格子時計 / 基礎物理定数の恒常性 / 光制御型低速原子線源 / 長期連続運転 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
現研究課題における主たる分光対象である中性イッテルビウム原子は、2030年頃に想定されている秒の再定義の有力な候補であるのみならず、以下に述べる特性により、基礎物理学への貢献が期待されている。まず、天然には7種類の安定同位体168Yb、170Yb、171Yb、172Yb、173Yb、174Yb、176Ybが存在し、同種原子において異なる同位体の分光研究が実施できること。さらに、荷電子励起ではなく、内殻電子による励起状態が存在することである。特に、近年、波長431nm付近にそのような内殻励起状態が存在することが理論的に予測されていたが、今年度においては、この内殻励起状態をレーザー光により直接励起するとともに、その絶対周波数測定に初めて成功した。この内殻励起状態は電子スピンをもつために、磁場などの環境外乱に対する感度が高く高精度な磁場センサとして機能することが期待されており、現行の光格子時計と同時に運用することにより、in situ条件で環境外乱の影響を補正することにつながり、更なる高精度化が期待される。さらに、この遷移は、微細構造定数の変化に対する遷移周波数変化の感度が中性原子の中では最も大きいことが知られており、従来の時計遷移の周波数との比較により、微細構造定数の時間変化探索に貢献しうる。最近の知見によれば、この微細構造定数の時間変化の要因の一つとして超軽量暗黒物質の存在が予言されており、内殻励起状態のさらなる高精度分光により、暗黒物質探索への貢献も期待される。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度は、表面状態の良く定義されたイッテルビウムタブレットの作成に成功した。令和5年度は、四重極型質量分析器を調達し、紫外線照射による酸化イッテルビウムの解離に伴う、酸素分子の観測に向けた実験装置の準備を進めた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究においては、イッテルビウム原子のレーザー冷却捕獲用超高真空装置に、四重極型質量分析器を設置し、酸素分子を観察するとともに、レーザー分光を行うことで生成されたイッテルビウム原子の速度分布を測定するなど、種々の物性評価を実施する予定である。
|
| Causes of Carryover |
研究実績の概要の通り、本年度は、イッテルビウム原子の内殻励起状態の絶対周波数測定などに時間を要したために、超高真空装置の改造などに若干の遅れが生じたため、次年度使用額が発生した。次年度は、繰り越した予算を有効利用しつつ光学部品や電子回路部品などを調達し、研究を着実に実施していく。
|
