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低周波数核発振器の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 13740173
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関特殊法人理化学研究所

研究代表者

吉見 彰洋  理化学研究所, 応用原子核物理研究室, 基礎科学特別研究員 (40333314)

研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード核スピンメーサー / 希ガス元素^<129>Xe / 低周波発振 / 外部フィードバック / 核スピン歳差 / 光ポンピング法 / 電気双極子モーメント / 核スピン偏極 / 核スピンメーザー / 能動的フィードバック
研究概要

本研究では偏極した希ガス元素^<129>Xe原子核スピンのコヒーレンス制御を外部フィードバック機構を用いて行って、スピン歳差を長時間維持する核スピンメーザーの開発を行なった。それにより従来の核スピンメーザーでは発振不可能であった低周波数領域(〜30Hz)で核スピンの発振を実現することに成功した。核スピンの歳差を維持する発振現象を実現するためには、偏極スピンの横成分に常に直交する横磁場をスピン系に印可しなければならない。そのため、外部共振器型半導体レーザーを用いて光学的に^<129>Xe核スピンの歳差位相を検出するシステムを構築した。この光学的手法は、NMRコイルでの検出が困難な低周波数のスピン歳差に対して有効である。こうして検出されたスピン歳差信号を位相検波し、演算回路を通じて、横方向磁場の位相・振幅を調整してスピン系に印可する。
この「フィードバック磁場」の生成において位相の誤差が生じると核スピン歳差の定常発振周波数がシフトする。これはレーザーにおける引き込み効果と同等のもので、本研究で用いたフィードバックシステムではこのフィードバック磁場の位相を精密に制御することが可能である。この位相誤差とスピン横緩和時間T_2を変数とした際の発振周波数シフトの測定を行なった。その結果、修正Bloch方程式から導かれるものと良い一致を示し、T_2=300sでは周波数誤差は位相誤差1°あたり9μHzまで抑えられることが分かった。この光学的スピン検出を用いた核スピン発振器が電気双極子モーメントの探索実験などの精密物理実験にとって有用であることが分かつた。

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (6件)

  • [文献書誌] A.Yoshimi, K.Asahi, K.Sakai, M.Tsuda, K.Yogo, H.Ogawa, T.Suzuki, M.Nagakura: "Nuclear spin maser with an artificial feedback mechanism"Physics Letters A. 304. 13-20 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yoshimi, K.Asahi, K.Yogo: "Nuclear spin maser with an artificial feedback for fundamental physics"Czechoslovak Journal of Physics. (in press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yoshimi, K.Asahi, T.Koike: "Continuous spin precession of noble gas nuclei with active feedback"RIKEN Accelerator Progress Report. 35. 151 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yoshimi, K.Asahi, K.Yogo, K.Sakai, H.Ogawa, T.Suzuki, M.Nagakura.: "Novel spin maser mechanism studied for high-precision measurement of neutron electric dipole moment"American Institute of Physics Conference Proceedings. 570. 353-357 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 吉見彰洋, 旭耕一郎, 酒井健二, 余語克紀, 小川博嗣, 長倉正樹, 鈴木孝幸: "核スピンメーザーの中性子への応用"京都大学原子炉実験所KUR Report. 67. 18-25 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yoshimi, K.Asahi, T.Koike: "Continuous Spin Precession of Noble Gas Nuclei with Active Feedback System"RIKEN Accelerator Progress Report. 35. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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