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ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮の実現

Research Project

Project/Area Number 17J03691
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

周 健治  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords反物質 / ポジトロニウム / レーザー冷却 / 光励起 / 表面相互作用 / シリカ / 多孔質 / レーザー分光 / 冷却原子 / レーザー / 微細加工
Outline of Annual Research Achievements

ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮実現に必須の技術である、レーザー冷却を実施するための研究開発が進んだ。主な成果は次の2点である。
1. 2P励起状態にあるポジトロニウムとシリカとの間にはたらく崩壊相互作用の検証
近年、ポジトロニウムを多孔質中で2P状態に遷移すると、ガンマ線への崩壊が促進されることが発見された。レーザー冷却にはこの遷移を用いるため、崩壊が生じる機構を解明し、抑制する手法を考案する必要がある。今年度の研究では、シリカエアロゲルという多孔質中での遷移や崩壊現象を定量的・系統的に観測した結果に基づき、崩壊現象が2P状態の低い束縛エネルギーと高い誘電率によって引き起こされているという機構を提唱した。この成果により、崩壊現象の抑制を目指したさらなる研究の方向性が決定づけられた。
2. 真空中での効率の良い光励起方法の開発
1. で述べた事情により、多孔質中でのレーザー冷却実現には障壁が多いため、励起状態の崩壊が起きない真空中でのレーザー冷却実現の準備を進めた。真空中での冷却により、遷移周波数精密測定への応用が可能となる。真空中で運動するポジトロニウムを効率良く冷却するためには、飛程50 mmの領域にレーザーを照射し続ける必要があるが、単純にビーム径を広げただけでは、飽和強度が得られなくなってしまう。そこで本研究では、レーザーを合わせ鏡の間で往復させることで、実効的な光照射領域を拡張したセットアップを構築し、励起効率を増加することを考案した。また、ポジトロニウムは、シリカプレートで挟むことにより、レーザー照射領域に閉じ込める。このセットアップの動作確認を行い、およそ300 nsにわたりポジトロニウムを励起し続けることに成功した。このセットアップにより、効率の良いレーザー冷却実証の可能性を高めることができた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (43 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (40 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 物質反物質非対称性探索を目指したポジトロニウムのレーザー冷却2019

    • Author(s)
      周 健治,山田 恭平,橋立 佳央理,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,五神 真, 田島 陽平,蔡 恩美,吉岡 孝高,大島 永康,オローク ブライアン,満汐 孝治, 伊藤 賢志,熊谷 和博,鈴木 良一,藤野 茂, 兵頭 俊夫,望月 出海,和田 健,甲斐 健師
    • Journal Title

      Photon Factory News

      Volume: 37

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      石田 明,周 健治,山田 恭平,橋立 佳央理,難波 俊雄,浅井 祥仁,五神 真, 田島 陽平,蔡 恩美,吉岡 孝高,大島 永康,オローク ブライアン,満汐 孝治, 伊藤 賢志,熊谷 和博,鈴木 良一,藤野 茂, 兵頭 俊夫,望月 出海,和田 健,甲斐 健師
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      山田 恭平,周 健治,橋立 佳央理,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,五神 真, 田島 陽平,蔡 恩美,吉岡 孝高,大島 永康,オローク ブライアン,満汐 孝治, 伊藤 賢志,熊谷 和博,鈴木 良一,藤野 茂, 兵頭 俊夫,望月 出海,和田 健,甲斐 健師
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      周 健治,山田 恭平,橋立 佳央理,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,五神 真, 田島 陽平,蔡 恩美,吉岡 孝高,大島 永康,オローク ブライアン,満汐 孝治, 伊藤 賢志,熊谷 和博,鈴木 良一,藤野 茂, 兵頭 俊夫,望月 出海,和田 健,甲斐 健師
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      Akira Ishida, K. Shu, K. Yamada, K. Hashidate, T. Namba, S. Asai, M. Kuwata-Gonokami, Y. Tajima, E. Chae, K. Yoshioka, N. Oshima, B. E. O’Rourke, K. Michishio, K. Ito, K. Kumagai, R. Suzuki, S. Fujino, T. Hyodo, I. Mochizuki, K. Wada, T. Kai
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      Low Energy Antiproton Physics Conference 2018
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Toward a Realization of Bose-EinsteinCondensation of Positronium2017

    • Author(s)
      K. Shu, X. Fan, T. Murayoshi, A. Ishida, T. Namba, S. Asai, K. Yoshioka, M. Kuwata-Gonokami, N. Oshima,B. E. O’Rourke, R. Suzuki
    • Organizer
      2nd Jagiellonian Symposium on Fundamental and Applied Subatomic Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Study on positronium Bose-Einstein condensation2017

    • Author(s)
      A. Ishida, K. Shu, X. Fan, T. Murayoshi, T.Namba, S. Asai, K. Yoshioka, M. Kuwata-Gonokami, N. Oshima,B. E. O’Rourke, R. Suzuki
    • Organizer
      The 3rd China-Japan Joint Workshop on Positron Science
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却 I2017

    • Author(s)
      周 健治,村吉 諄之,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,吉岡 孝高,蔡 恩美,五神 真,大島 永康,満汐 孝治,オローク ブライアン,鈴木 良一,藤野 茂,望月 出海,兵頭 俊夫
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却 II2017

    • Author(s)
      村吉 諄之,周 健治,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,吉岡 孝高,蔡 恩美,五神 真
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ボース・アインシュタイン凝縮実現を目指したポジトロニウム冷却2017

    • Author(s)
      周 健治,村吉 諄之,石田 明,難波 俊雄,浅井 祥仁,吉岡 孝高,五神 真,大島 永康,オローク ブライアン,鈴木 良一,藤野 茂
    • Organizer
      第60回放射線化学討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学素粒子物理国際研究センター Tabletop experiments

    • URL

      https://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/

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      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学素粒子物理国際研究センター Tabletop実験 WEBPAGE

    • URL

      https://tabletop.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/Tabletop_experiments/Home.html

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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