超高感度磁場計測に向けた光格子磁力計の開発

• 研究課題/領域番号: 16K17676
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 原田 健一 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 講師 (00515447)
• 研究協力者: 酒見 泰寛 東京大学, 原子核科学研究センター, 教授 ; 井上 壮士 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 ; 内山 愛子 東北大学, 大学院・理学研究科
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 光格子 / 光学磁力計 / 量子エレクトロニクス / レーザー冷却 / 非線形磁気光学回転 / 地球電磁気

研究成果の概要

本研究では、極低温まで冷却されたアルカリ原子を光格子に閉じ込めることで、高感度で高空間分解能を有する磁力計の開発を行った。磁気光学トラップによってルビジウム原子の予備冷却を行い、偏光勾配冷却による冷却温度の更なる改善を行うことで、原子を光格子中に捕獲することに成功した。また新たにレーザー光源や周波数安定化システムの開発を行うことで、磁場を測定するための非線形磁気光学回転の実験系の構築を行うことができた。これらの開発によって光格子磁力計を実現するために必要とされる技術の確立を行うことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency Measurement of Tellurium Lines Near Calcium (2017)
  • 著者名/発表者名: Umakanth Dammalapati et al.（全10名中5番目）
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 12 ページ: 124301-124301
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.124301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of the 3-α decay from the Hoyle and the broad 10 MeV states in12C (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Itoh et al.（全13名中11番目）
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 863 ページ: 012019-012019
  • DOI: 10.1088/1742-6596/863/1/012019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Francium: Tool for Fundamental Symmetry Investigations (2017)
  • 著者名/発表者名: Umakanth Dammalapati et al.（全14名中10番目）
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 18 ページ: 011046-011046
  • DOI: 10.7566/jpscp.18.011046
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Parity nonconserving interaction induced light shifts in the 7S1/2 - 6D3/2 transition of the ultracold 210Fr atoms to probe new physics beyond the standard model (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, Y. Torii, B. K. Sahoo, B. P. Das, K. Harada, T. Hayamizu, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, S. Ito, R. Yoshioka, K. S. Tanaka, M. Itoh,A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • 雑誌名: Appl. Phys. B 巻: 123 号: 4 ページ: 1201-11
  • DOI: 10.1007/s00340-017-6673-3
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Light shifts induced by nuclear spin-dependent parity-nonconserving transitions of ultracold Fr for the detection of nuclear anapole moment (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, Y. Torii, B. K. Sahoo, B. P. Das, K. Harada, T. Hayamizu, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, S. Ito, R. Yoshioka, K. S. Tanaka, M. Itoh, A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • 雑誌名: Asian J. Phys. 巻: 25 ページ: 1247-1258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magic and tune-out wavelengths for atomic francium (2016)
  • 著者名/発表者名: U.Dammalapati, K.Harada, and Y.Sakemi
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 93 号: 4 ページ: 0434071-8
  • DOI: 10.1103/physreva.93.043407
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Laser frequency stabilization using iodine molecule spectroscopy with frequency modulation at 3.5 GHz for magneto-optical trapping of francium atoms (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Harada, A. Uchiyama, T. Inoue, H. Kawamura, K. S. Tanaka, S. Ito, U. Dammalapati, T. Aoki, A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • 学会等名: 10th International workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Dual isotope transfer in a double magneto-optical trap system for cooled rubidium co-magnetometer toward search for electron electric dipole moment (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Uchiyama, K. Harada, K. Sakamoto, T. Inoue, S. Ito, M. Itoh, H. Kawamura, K. S. Tanaka, U. Dammalapati, R. Yoshioka and Y. Sakemi
  • 学会等名: 10th International workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2018)
  • 国際学会
• [学会発表] 電子の永久電気双極子能率探索に向けた冷却85Rb, 87Rb原子の同時スピン緩和時間測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 内山愛子, 原田健一, 坂本幸祐, 伊藤沙希, 伊藤正俊, 井上壮志, 川村広和, 田中香津生, U. Dammalapati, 吉岡里紗, 青木貴稔, 畠山温, 高橋義朗, 酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 電子EDM探索に向けたフランシウムの磁気光学トラップ (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中香津生, 吉岡里紗, U. Dammalapati, 原田健一, 伊藤正俊, 伊藤沙希, 井上壮志, 川村広和, 坂本幸祐, 内山愛子, 酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 表面電離を用いた放射性フランシウムのイオンビーム生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川村広和, 原田健一, 井上壮志, 伊藤沙希, 田中香津生, 内山愛子, 上野恭裕, 小澤直也, 山本広平, 杉森龍宇, 皆川幸穂, 酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 電子の永久電気双極子能率探索のための冷却ルビジウム共存磁力計に向けた85Rb, 87Rbの同時磁気光学トラップ (2017)
  • 著者名/発表者名: 内山愛子，原田健一，坂本幸祐，伊藤沙希，伊藤正俊，井上壮志，川村広和，田中香津生，U. Dammalapati，吉岡里紗，青木貴稔，畠山温，高橋義朗，酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-20
• [学会発表] 冷却原子を用いた電気双極子能率探索のための光双極子力トラップ装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本幸祐，原田健一，U. Dammalapati，内山愛子，伊藤沙希，伊藤正俊，井上壮志，川村広和，田中香津生，吉岡里紗，青木貴稔，畠山温，酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Atomic calcium and molecular tellurium spectroscopy with a 423 nm diode laser system (2017)
  • 著者名/発表者名: U. Dammalapati, K. Harada, T. Inoue, S. Ito, H. Kawamura, K. Sakamoto, K. Tanaka, A. Uchiyama, R. Yoshioka, Y. Sakemi
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Development of optical dipole force trap system toward the electron electric dipole moment search using laser-cooled francium atoms (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Harada, K. Sakamoto, U. Dammalapati, T. Aoki, K. Kato, T. Hayamizu, H. Kawamura, T. Inoue, K. S. Tanaka, A. Uchiyama, S. Ito, R. Yoshioka, M. Itoh, A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • 学会等名: 9th International Workshop on Fundametal Physics Using Atoms
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a dual isotope co-magnetometer using laser-cooled rubidium toward electron electric dipole moment search using francium (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Uchiyama, K. Harada, K. Sakamoto, T. Inoue, S. Ito, M. Itoh, H. Kawamura, K. S. Tanaka, U. Dammalapati, R. Yoshioka, and Y. Sakemi
  • 学会等名: 9th International Workshop on Fundametal Physics Using Atoms
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Double Magneto-optical Trap System toward Electron Electric Dipole Moment Search in an Optical Lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Harada
  • 学会等名: BIT's 1st Annual Conference of Quantum World
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Laser frequency locking with 46 GHz offset by using an electro-optic modulator for magneto-optical trapping of francium atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Harada
  • 学会等名: 5th International Conference and Exhibition on Lasers, Optics and Photonics
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a dual isotope rubidium co-magnetometer toward electron EDM search using laser-cooled francium (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Uchiyama, K. Harada, K. Sakamoto, T. Inoue, S. Ito, M. Itoh, H. Kawamura, K. S. Tanaka, U. Dammalapati, R. Yoshioka, and Y. Sakemi
  • 学会等名: Physics of fundamental Symmetries and Interactions - PSI2016
  • 発表場所: Villigen, Switzerland
  • 年月日: 2016-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an optical dipole force trap system towards search for an electron EDM using laser-cooled francium (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, K. Harada, U. Dammalapati, A. Uchiyama, T. Aoki, S. Ito, M. Itoh, T. Inoue, H. Kawamura, K. S. Tanaka, A. Hatakeyama, R. Yoshioka, and Y. Sakemi
  • 学会等名: Physics of fundamental Symmetries and Interactions - PSI2016
  • 発表場所: Villigen, Switzerland
  • 年月日: 2016-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] Search for the permanent electric dipole moment of laser cooled francium atom (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Uchiyama, K. Harada, T. Inoue, U. Dammalapati, M. Itoh, S. Ito, H. Kawamura, K. Sakamoto, K. S. Tanaka, R. Yoshioka, T. Aoki, A. Hatakeyama, K. Asahi, A. Yoshimi, and Y. Sakemi
  • 学会等名: High Sensitivity Experiments Beyond the Standard Model - HISEBSM2016
  • 発表場所: Quy Nhon, Vietnam
  • 年月日: 2016-08-02
  • 国際学会
• [備考] CYRIC測定器研究部
  • URL: http://inst.cyric.tohoku.ac.jp/
• [備考] サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 測定器研究部
  • URL: http://cycgw1.cyric.tohoku.ac.jp/