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レーザー冷却分子干渉計を用いた反物質消失機構解明の新しい研究手法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K18762
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

酒見 泰寛  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251602)

研究分担者 長濱 弘季  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00804072)
大前 宣昭  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (60615160)
田中 香津生  東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助教 (20780860)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードレーザー冷却分子干渉計 / 永久電気双極子能率 / CP対称性 / 超対称性
研究成果の概要

物質・反物質対称性(CP)の破れの起源を探るために、極性分子において、不対電子の永久電気双極子能率(EDM)が、分子内有効電場により、大きく増幅されることに着目し、FrとSrの冷却分子生成とEDM測定技術の開発を進めた。特に、赤外線ヒーターによる非接触加熱方式を用いた表面電離イオン源と、ヨウ素分子と高精度波長計を用いた周波数安定化を行うことで、核融合反応による大強度レーザー冷却Fr源の技術を確立した。さらに、2種類のRb同位体の共存トラップ技術を確立するとともに、Fr-Sr内部の有効電場を相対論的結合クラスター理論により評価することで、Fr-Sr分子EDM測定に向けた基盤技術を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子内の有効電場が大きい極性分子において、電子EDMが格段に増幅されることを利用し、分子EDM研究が注目されている。しかし分子EDM測定は、ビーム実験のみであり、測定感度は外場との相互作用時間数ミリ秒程度に制限されている。今回、2種類の冷却原子を準備して、それらを会合することで、冷却分子を生成することを目指しており、長い相互作用時間を実現できるため、EDM測定精度の限界を打ち破ることが可能となり、学術的に重要と考えられる。さらに、生成するFr-221のgeneratorであるAc-225は、内包治療薬剤としても注目されていおり、この大強度Ac製造は社会的にも重要な意義を持つ。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書

研究成果

(26件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] フローニンゲン大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ニース大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] フローニンゲン大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] フェラーラ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ニース大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] チューリッヒ工科大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ブリティシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] フローニンゲン大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Fundamental physics with cold radioactive atoms2021

    • 著者名/発表者名
      Sakemi Y.、Aoki T.、Calabrese R.、Haba H.、Harada K.、Hayamizu T.、Ichikawa Y.、Jungmann K.、Kastberg A.、Kotaka Y.、Matsuda Y.、Matsuo Y.、Nagahama H.、Nakamura K.、Otsuka M.、Ozawa N.、Tanaka K. S.、Uchiyama A.、Ueno H.、Willmann L.
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2319 ページ: 080020-080020

    • DOI

      10.1063/5.0037134

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of an Optical Lattice Methodology for Detection of Atomic Parity Nonconservation2020

    • 著者名/発表者名
      Kastberg Anders、Sahoo Bijaya Kumar、Aoki Takatoshi、Sakemi Yasuhiro、Das Bhanu Pratap
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 12 ページ: 974-974

    • DOI

      10.3390/sym12060974

    • 関連する報告書
      2020 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] Optical-lattice-based method for precise measurements of atomic parity violation2019

    • 著者名/発表者名
      Kastberg A.、Aoki T.、Sahoo B. K.、Sakemi Y.、Das B. P.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 100 ページ: 050101-050101

    • DOI

      10.1103/physreva.100.050101

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Dual Isotope Co-Magnetometer Using Laser Cooled Rubidium Toward Electron Electric Dipole Moment Measurement Using Francium2019

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama A、Harada K、Inoue T、Kawamura H、Tanaka K S、Itoh M、Aoki T、Hatakeyama A、Takahashi Y、Sakemi Y
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1206 ページ: 012008-012008

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1206/1/012008

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 冷却原子を用いた電子の電気双極子能率の探索2018

    • 著者名/発表者名
      酒見泰寛
    • 雑誌名

      光学(一般社団法人・日本光学会)

      巻: 47 ページ: 301-301

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高効率フランシウム原子線のための吸着防止コーティング材の評価2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤幹, 長濱弘季, 山根風樹, 中下輝士, 小澤直也, 田中香津生, 松田恭幸, 酒見泰寛
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会 14pA1-8 2021年3月14日
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フランシウム原子の電気双極子能率探索のための表面電離イオン源の開発2021

    • 著者名/発表者名
      小澤直也, 長濱弘季, 早水友洋, 中村圭佑, 佐藤幹, 永瀬慎太郎, 小高康照, 鎌倉恵太, 田中香津生, 大塚未来, 青木貴稔, 市川雄一, 高峰愛子, 羽場宏光, 上野秀樹, 酒見泰寛
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会 15pV1-12 2021年3月15日
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of ultracold francium atomic sources towards the permanent EDM search2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hayamizu, H. Haba, K. Nakamura, T. Aoki, H. Nagahama, K. Tanaka, N. Ozawa, M. Ohtsuka, and Y. Sakemi,
    • 学会等名
      Yamada Conference LXXII: The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics (APFB2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental physics with cold radioactive atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sakemi
    • 学会等名
      APPC14 (14th ASIA-PACIFIC PHYSICS CONFERENCE)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fundamental physics with laser cooled atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sakemi
    • 学会等名
      36th Mazurian Lakes Conference on Physics(Probing fundamental laws of nature with exotic nuclei and atoms)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光格子重元素干渉計による基本対称性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      酒見泰寛
    • 学会等名
      理研「物質階層原理&ヘテロ界面」研究報告会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fundamental physics with laser cooled heavy elements2019

    • 著者名/発表者名
      酒見泰寛
    • 学会等名
      2019重元素化学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工RI結晶による基本対称性の研究2018

    • 著者名/発表者名
      酒見泰寛
    • 学会等名
      研究会「超重元素研究の新展開」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学CNS基本対称性研究室

    • URL

      https://sites.google.com/cns.s.u-tokyo.ac.jp/fundamental-symmetry-group

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京大学原子核科学研究センター・基本対称性研究室

    • URL

      https://sites.google.com/cns.s.u-tokyo.ac.jp/fundamental-symmetry-group

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 基本対称性: 東京大学原子核科学研究センター

    • URL

      http://www.cns.s.u-tokyo.ac.jp/index.php?Research%2FEDM

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 12th Fundamentl Physics Using Atoms (FPUA2020)2020

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 11th Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2019)2019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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