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ユウロピウムを用いたスピン自由度と磁気双極子をもつボース凝縮体の基底状態相探索

Research Project

Project/Area Number 17J06179
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

宮澤 裕貴  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsレーザー冷却 / ユウロピウム / 量子磁性気体
Outline of Annual Research Achievements

私は、超弱磁場環境下でユウロピウム原子(Eu)のボース凝縮体を生成し、spinor dipolar BEC の基底状態相の探索を行うことを目標として研究を行ってきた。Eu のボース凝縮体を生成するためには、磁気光学トラップされた準安定状態Eu を基底状態へ戻し、基底状態で磁気光学トラップを行い、その後、光トラップ中で蒸発冷却を行う必要がある。昨年度までの研究を通して私は、磁気光学トラップされた準安定状態Euを基底状態へ戻すことに成功し、基底状態Euの磁気光学トラップへ向けた準備を進めてきた。
令和1年度は、昨年度の研究を更に推し進め、基底状態に戻されたEu原子に対して、波長687nmの冷却光、及び、冷却中に他の準安定状態へ緩和した原子を基底状態へ戻すための3波長(1148nm, 1171nm, 1204nm)のリパンプ光を同時に照射することで、基底状態Euの磁気光学トラップを実現した。トラップされた原子数は5×10^7個、原子集団の温度は5μKであった。今後ボース凝縮体を実現するにあたって十分な原子数と温度であると考えられる。また、本冷却遷移の励起状態から他の準安定状態への緩和レートは1.6×10^4 s^-1と非常に大きいことが明らかとなった。さらに、冷却された基底状態Eu原子を、波長1.5μm、パワー15Wのファイバーレーザーを用いて作成した光トラップへ導入し、4×10^6個の原子を光トラップへ導入することに成功した。原理的には光トラップ中で蒸発冷却を施すことによりEu原子のボース凝縮体が得られると考えられる。
残念ながら当初の目標であったspinor dipolar BECの基底状態探索を実現することはできなかった。しかし、本研究を通してEu原子の冷却方法を確立したことで、今後のEu原子を用いた量子磁性気体の研究が円滑に進むと期待される。

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

    (3 results)

All 2020 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Magneto-optical trapping of optically pumped metastable europium2018

    • Author(s)
      Ryotaro Inoue, Yuki Miyazawa and Mikio Kozuma
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 97 Issue: 6 Pages: 061607-061607

    • DOI

      10.1103/physreva.97.061607

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 狭線幅遷移を用いた基底状態ユウロピウム原子の磁気光学トラップ2020

    • Author(s)
      宮澤裕貴、松井宏樹、高梨健太、井上遼太郎、上妻幹旺
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Loss-rate measurement in a magneto-optical trap for metastable europium2018

    • Author(s)
      Y. Miyazawa, R. Inoue, and M. Kozuma
    • Organizer
      26th international conference on atomic physics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

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

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