Testing local Lorentz invariance using ytterbium atoms in an optical lattice

• Project/Area Number: 24K16995
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小野 滉貴 京都大学, 理学研究科, 特定助教 (50943594)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 光格子 / 精密計測 / ローレンツ不変性の破れ / イッテルビウム原子 / 新物理探索

Outline of Research at the Start

本研究では原子の量子状態を精密に測定することでローレンツ不変性の破れを検証する。具体的には破れに対して感度が高いと理論的に計算されているイッテルビウム原子の準安定状態を用いる。ローレンツ不変性の破れているならば、実験室系に固定された量子化軸が地球の自転により回転し、原子の共鳴周波数が変調されることが期待される。光格子中に一万個以上の原子を捕獲することで、先行研究の単一イオン系での実験と比較して統計不確かさを大幅に低減可能であることが期待される。目標は、対称性を破るテンソルをこれまでの上限値10^{-21}を超える精度で検証し、高エネルギー物理学のフロンティアを開拓することである。