2013 Fiscal Year Research-status Report
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25610112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川村 広和 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (50586047)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 不安定原子 / フランシウム / ルビジウム / レーザー冷却 / 光トラップ |
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| Research Abstract |
本研究課題は，放射性元素であるフランシウムを，レーザー光だけで作られたポテンシャルに捕獲する技術の確立を目指したものである．当該年度では，まず安定なルビジウム同位体を利用して光トラップ技術の基礎を築くことを目指した．光トラップへ移行するのに予備冷却として必要とされる磁気光学トラップ (MOT) の装置については既に完成していたが，光トラップの浅いポテンシャルに移すためにはさらに温度を下げる必要がある．実際に MOT に捕獲されていたルビジウム原子の温度を測定してみると，偏光勾配冷却の効果によって 60マイクロケルビン程度であることが分かった．我々のセットアップで作られるはずのポテンシャル 300マイクロケルビンを下回っていたので，ここに光トラップ用のレーザーを導入した．吸収イメージング法によって原子の撮像を行ったところ，磁気光学トラップに捕獲されていた原子に加え，光トラップ用レーザーを導入しないときには見えなかった影が観測されたことから，ルビジウムを光トラップに捕獲することに成功したと言える．これとは別に，フランシウムのトラップに向けた基礎固めも進めた．フランシウム MOT にとってより適切と思えるクローズドセル方式を採用し，装置を製作した．フランシウムの場合，核反応による生成，イオンの輸送，中性原子への変換，そして捕獲という段階を踏む必要があるが，ルビジウムを用いたテスト実験ではイオンの輸送から中性原子への変換，及び磁気光学トラップまで実際に達成している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は，本来，光格子トラップを目指していたが，途中で，同じくレーザー光だけで作ったポテンシャルに原子を捕獲する，光双極子トラップの開発に切り替えた．これは施設設備や予算規模などの研究環境の変化に由来している．いずれにしても，我々がそれまで全く手がけていなかった光トラップの確立に向けて動き始め，実際にルビジウム原子の光トラップを達成していることから，現在までの達成度は先に示した区分の通りであると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
オフラインのルビジウム専用装置で光トラップを達成したので，今後はフランシウムでの実現に向けてオンライン化していくことが目標となるが，これまでの研究開発によって，オンラインのレーザー冷却不安定原子生成工場自体の性能向上が不可欠であることが分かった． MOT から光トラップに移行するためにはある程度まとまった数の原子が必要であるが，現状の工場の能力で生成できる原子はそれに比べて数桁小さいためである．オフラインでの開発を推進して MOT から光トラップへの移行率を向上すると同時に，工場自体の改造・改良を行うことで，円滑にフランシウムの光トラップが実現できることを目指す．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究の進捗状況に合わせて購入物品や出張日程を変更したためである．
主に実験研究を遂行するのに必要な物品，特に，レーザー冷却フランシウム生成工場のメンテナンスや性能向上に必須となるものの購入に使用する予定である．
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