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超伝導マイクロ波共振器による極低温分子気体のトラップ

研究課題

研究課題/領域番号 16K05500
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関富山大学

研究代表者

榎本 勝成  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (50452090)

研究分担者 梶田 雅稔  国立研究開発法人情報通信研究機構, グローバル推進部門, 嘱託 (50359030)
小林 かおり  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (80397166)
研究協力者 百瀬 孝昌  
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
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード低温分子 / 分子ビーム / 分子分光 / 超伝導 / マイクロ波 / 精密測定 / 原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス / 低温物性 / 化学物理
研究成果の概要

超伝導マイクロ波共振器中の強いマイクロ波定在波を用いて、分子の並進運動の操作の研究を進めた。サンプルに一酸化鉛(PbO)分子を用い、まず400-430 nm付近の電子遷移の分光を高精度に行い、その後、低温低速PbO分子ビームの集束を実演した。これにより、静電場を用いる従来の手法と違い、電場が強い方に引かれる回転基底状態などの集束が可能になった。また、トラップされた分子や分子イオンを用いた精密測定について、様々な理論研究を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

極低温分子気体の実現には、極低温化学や、精密測定による素粒子論的・宇宙論的研究などの、各種基礎科学研究に対する様々な波及効果が期待されている。その実現に向け、我々が研究を進めているマイクロ波を用いた分子の集束・減速・捕捉方法は、電場が強い方に引かれる状態の分子に対し、数少ない有効な手法である。本研究では超伝導マイクロ波共振器を用いることの有効性を実験で明らかにした。また、高精度分光の実験技術を開発した。また、周波数標準等の面での極低温分子気体の有望性を理論的に示した。

報告書

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

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Focusing of a cold PbO molecular beam with a superconducting microwave resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Enomoto Katsunari、Hizawa Nagisa、Furuta Yuji、Hada Naoyuki、Momose Takamasa
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 52 号: 3 ページ: 035101-035101

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aaf666

    • NAID

      130007736633

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accurate ab initio calculations of spectroscopic constants and properties of BeLi +2018

    • 著者名/発表者名
      Bala Renu、Nataraj H.S.、Abe Minori、Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Spectroscopy

      巻: 349 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.jms.2018.03.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-destructive Monitoring of Molecular Vibrational Transitions2018

    • 著者名/発表者名
      Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 7 ページ: 074301-074301

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.074301

    • NAID

      210000134896

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise Measurement of Transition Frequencies of Optically Trapped 40Ca19F Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 10 ページ: 104301-104301

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.104301

    • NAID

      210000134976

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microwave oscillator using piezoelectric thin-film resonator aiming for ultraminiaturization of atomic clock2018

    • 著者名/発表者名
      Hara M.、Yano Y.、Kajita M.、Nishino H.、Ibata Y.、Toda M.、Hara S.、Kasamatsu A.、Ito H.、Ono T.、Ido T.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 89 号: 10 ページ: 105002-105002

    • DOI

      10.1063/1.5048633

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calculations of electronic properties and vibrational parameters of alkaline-earth lithides: MgLi+ and CaLi+2018

    • 著者名/発表者名
      Bala Renu、Nataraj H. S.、Abe Minori、Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 117 号: 6 ページ: 712-725

    • DOI

      10.1080/00268976.2018.1539258

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospects for a polar-molecular-ion optical probe of varying proton-electron mass ratio2018

    • 著者名/発表者名
      Kokish Mark G.、Stollenwerk Patrick R.、Kajita Masatoshi、Odom Brian C.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 98 号: 5 ページ: 052513-052513

    • DOI

      10.1103/physreva.98.052513

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectroscopy of the B(1)(υ′=3-6)-X(0+)(υ″=0) transitions of PbO with 10-MHz precision2017

    • 著者名/発表者名
      Enomoto Katsunari、Fuwa Akiyo、Hizawa Nagisa、Moriwaki Yoshiki、Kobayashi Kaori
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Spectroscopy

      巻: 339 ページ: 12-16

    • DOI

      10.1016/j.jms.2017.07.004

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent population trapping atomic clock by phase modulation for wide locking range2017

    • 著者名/発表者名
      Yano Yuichiro、Kajita Masatoshi、Ido Tetsuya、Hara Motoaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 20 ページ: 201107-201107

    • DOI

      10.1063/1.4991560

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for the Variation in (mp/me) Using Two Vibrational Transition Frequencies of Molecular Ions2017

    • 著者名/発表者名
      Kajita Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 12 ページ: 123301-123301

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.123301

    • NAID

      210000134597

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-coherent transfer and retrieval of terahertz frequency standard over 20 km optical fiber with 4 x 10-18 accuracy2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Nagano, Motohiro Kumagai, Hiroyuki Ito, Masatoshi Kajita and Yuko Hanado
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 0125021-4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two-step pulse observation to improve resonance contrast for coherent population trapping atomic clock2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Yano Email author , Shigeyoshi Goka, Masatoshi Kajita
    • 雑誌名

      Appl. Phys. B

      巻: 123 号: 3 ページ: 671-8

    • DOI

      10.1007/s00340-017-6650-x

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Accuracy estimation of the 16O2+ transition frequencies targeting the search for the variation in the proton-electron mass ratio2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 95 号: 2 ページ: 0234181-6

    • DOI

      10.1103/physreva.95.023418

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of variation in (mp/me) from the frequency difference between the 15N2+ and 87Sr transitions2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 雑誌名

      Appl. Phys. B

      巻: 122 号: 7 ページ: 2031-5

    • DOI

      10.1007/s00340-016-6479-8

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prospect of molecular clocks2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 雑誌名

      Asian Journal of Physics

      巻: 25 ページ: 1051-1059

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超伝導マイクロ波共振器を用いた低温PbO分子ビームの集束2018

    • 著者名/発表者名
      羽田尚之,樋沢奈紀沙,古田裕司,百瀬孝昌,榎本勝成
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超伝導マイクロ波共振器を用いた低温PbO分子ビームの集束2018

    • 著者名/発表者名
      古田裕司
    • 学会等名
      高分解能分子分光シンポジウム2018富山
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 極低温Yb原子を用いた光会合分光2018

    • 著者名/発表者名
      榎本勝成
    • 学会等名
      高分解能分子分光シンポジウム2018富山
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopy of the B(1)-X(0+) transitions of PbO with 10-MHz precision and control of the translational motion with a microwave field2018

    • 著者名/発表者名
      Katsunari Enomoto
    • 学会等名
      The 2nd Asian Workshop on Molecular Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Precise measurement of N2+ vibrational transition frequency - toward the test of variation in mp/me2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 学会等名
      International Workshop on "Fundamental Physics Using Atoms"
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2017-01-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High precision spectroscopy of atoms and molecules using an ultralow expansion etalon2017

    • 著者名/発表者名
      Katsunari Enomoto
    • 学会等名
      International Workshop on “Fundamental Physics Using Atoms”
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2017-01-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PbO分子のX(0)(v”=0)-B(1)(v’=3-6)遷移の10MHz精度での分光2017

    • 著者名/発表者名
      不破秋夜,樋沢奈紀沙,小林かおり,榎本勝成
    • 学会等名
      第17回分子分光研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PbOのB(1)(v’=4)状態の摂動の解析2017

    • 著者名/発表者名
      不破秋夜,岡元一晃,樋沢奈紀沙,羽田尚之,小林かおり,榎本勝成
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 極低温分子気体のトラップに向けたマイクロ波共振器の開発と性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      古田裕司,岡元一晃,出口雄也,榎本勝成
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Attainable accuracy of vibrational transition frequencies of homonuclear diatomic molecular ions2017

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 学会等名
      1st North American Conference on Trapped Ions
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 陽子ー電子質量比変化の観測を目指したO2+遷移周波数の確度見積もり2017

    • 著者名/発表者名
      梶田雅稔
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Prospect of molecular clocks2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 学会等名
      Workshop “Current Trend and Future Directions in Relativistic Many Electron Theories
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise measurement of N2+ vibrational transition frequencies2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 学会等名
      European Conference on Trapped Ions
    • 発表場所
      Arosa(スイス)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 周波数精密計測が現代物理に与える役割2016

    • 著者名/発表者名
      梶田雅稔
    • 学会等名
      電子回路委員会
    • 発表場所
      情報通信研究機構
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 15N2+と87Srの遷移周波数差による陽子-電子質量比変化の高感度検出2016

    • 著者名/発表者名
      梶田雅稔
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同種核二原子分子の振動遷移周波数精密計測2016

    • 著者名/発表者名
      梶田雅稔
    • 学会等名
      第2回超精密周波数計測とその比較技術による回路技術調査専門委員会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 超低膨張エタロンを用いたPbO分子のX(0)-B(1)遷移の精密分光2016

    • 著者名/発表者名
      不破秋夜,鳥飼優輝,樋沢奈紀沙,岡元一晃,松島房和,森脇喜紀,小林かおり,榎本勝成
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] PbOのX(0)[1Σ+](v=0)→B(1)[3Π](v=3,5,6)遷移の精密分光2016

    • 著者名/発表者名
      岡元一晃,鳥飼優輝,樋沢奈紀沙,不破秋夜,羽田尚之,古田祐司,小林かおり,森脇喜紀,榎本勝成
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 超伝導マイクロ波共振器を用いた分子減速器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      樋沢奈紀沙,鳥飼優輝,岡元一晃,不破秋夜,榎本勝成
    • 学会等名
      原子衝突学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] Measurement, Uncertainties and Lasers2019

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 総ページ数
      120
    • 出版者
      IOP Publishing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Measuring Time: Frequency Measurements and Related Development in Physics2018

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Kajita
    • 総ページ数
      94
    • 出版者
      Iop Publishing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 富山大学理学部物理学科電波物理学研究室

    • URL

      http://www.sci.u-toyama.ac.jp/phys/4ken/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 情報通信研究機構

    • URL

      http://www2.nict.go.jp/aeri/sts/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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