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気体原子スピン状態を凝縮系へ移す:超偏極セパレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04030
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 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

石川 潔  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (00212837)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード核スピン偏極 / 光ポンピング / アルカリ金属原子 / 超微細分裂 / 量子干渉 / 量子エレクトロニクス / スピン偏極
研究成果の概要

高温の金属蒸気を光ポンピングし,光から金属原子に与えた角運動量を物質に移す. セシウム原子で原理検証した手法を実用化するため,リチウム原子と銀原子を使って固体へ角運動量を移し,輸送し,取り出すことをめざした. リチウムと銀は物質中で移動度が大きいからである. 研究期間はおもに,高温の金属蒸気の安定な発生のための合金蒸気密度の研究と高温容器の開発,スピン拡散の大きさを決める気体中の拡散係数の測定,原子のスピンダイナミクスなどの実験を行った. 特に,リチウム原子の超微細分裂周波数の測定は,量子干渉効果を利用した分光であり,正確に周波数を求めることができ,また,原子磁力計への発展の可能性も見出せた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

物体が運動量を持つということは物体が並進運動していることであり,物体が角運動量を持つということは物体が回転運動していることを表す. ところが,スピン自由度まで含めると,静止している物体にも角運動量という物理量が内在する. その角運動量-回転運動という性質-を物体から取り出すことができるだろうか. 本研究の学術的意義は,スピン角運動量を物体のマクロな回転運動へ散逸させてしまう緩和現象を解明することである. 社会的意義として,角運動量を取り出し,角運動量をさまざまな物質に移し,磁気共鳴画像診断などが高機能化,高精細化する技術の創出につながる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic study of a diffusion-bonded sapphire cell for hot metal vapors2018

    • 著者名/発表者名
      Naota Sekiguchi, Takumi Sato, Kiyoshi Ishikawa, and Atsushi Hatakeyama
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 1 ページ: 52-56

    • DOI

      10.1364/ao.57.000052

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vapor pressure of alkali-metal binary alloys in glass cells2017

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Kiyoshi
    • 雑誌名

      Calphad

      巻: 59 ページ: 40-46

    • DOI

      10.1016/j.calphad.2017.08.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impurity detection in alkali-metal vapor cells via nuclear magnetic resonance2016

    • 著者名/発表者名
      Brian Patton and Kiyoshi Ishikawa
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS

      巻: 120 号: 17 ページ: 174901-174901

    • DOI

      10.1063/1.4966657

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin polarized lithium diffusion in a glass hot-vapor cell2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Ishikawa
    • 雑誌名

      Applied Physics B

      巻: 122 号: 8 ページ: 224-224

    • DOI

      10.1007/s00340-016-6505-x

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 熱いリチウム蒸気のプッシュプル光ポンピングと超微細周波数シフト2018

    • 著者名/発表者名
      石川 潔, 小薗寛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年 秋季大会,京都府京田辺市(同志社大学).
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガラス容器中の熱いLi蒸気におけるスピン偏極の拡散2017

    • 著者名/発表者名
      石川潔
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガラス容器中の熱いLi蒸気の光ポンピング2016

    • 著者名/発表者名
      石川潔, 濱田凪沙
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年 秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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