レーザー冷却された-成分プラズマの物性

• 研究課題/領域番号: 07458091
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ理工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 庄司 多津男 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50115581)
• 研究分担者: 三重野 哲 静岡大学, 理学部, 助教授 (50173993) ; 門田 清 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60093019) ; 坂和 洋一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (70242881)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1995年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
• キーワード: 強結合プラズマ / 半導体レーザー / トーラスRFトラップ / レーザー冷却 / イオントラップ / 一成分プラズマ

研究概要

この研究は狭帯域の半導体レーザーを開発して、これを用いたイオンの冷却法を多数イオン群に適用し、極低温領域でFが1を越える強結合プラズマを実現し、新しい分野としての強結合-成分プラズマの物性を研究することにある。現在原子分子の研究で行われているような小数イオンの閉じ込め系ではそのサイズが小さすぎるために強結合プラズマの輸送現象、波動、揺動などのプラズマ物理としての集団現象の研究は困難である。このため本研究では多数個の大きなサイズの強結合プラズマを閉じ込める方法としてトーラス配位を検討し、制作した。
平成8年度は主に-成分強結合プラズマを実現するためのイオンの冷却に必要な半導体レーザーシステムの長時間に亘る、性能の安定制御を完成させた。これによって長波長半導体レーザー光(794mn)を、LilO3の非線型結晶素子を用いたリング共振回路に導入することによって、第2高調波である狭帯域(〜150MHz)、短波長光(397nm)のレーザー光を発するシステムが完成しこれらの性能試験が行なわれた。この短波長と866nmの長波長を併用することによってカルシウムイオンの1mK以下の冷却が可能となった。
一方、この波長域で冷却が可能となるカルシウムイオンの閉じ込め配位では、トーラス配位の高周波電場閉じ込めを検討し、これに基づいてイオンの最適閉じ込め条件が求められ、制作された。このトーラス廃位にイオンを導入し、高周波回路の吸収特性を検出することによる閉じ込め特性の計測、ガス冷却、レーザー冷却の実験が開始された。