研究課題/領域番号 |
19K03685
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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研究機関 | 京都大学 |
研究代表者 |
木下 俊哉 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80452259)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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キーワード | ボース・アインシュタイン凝縮 / 光格子 / アンチドット光格子 / ボース・ハバードモデル / アンチドット格子 / アンチドット / ジョセフソンアレー / コスタリッツ・サウレスクロスオーバー / アンチドット型光格子 |
研究開始時の研究の概要 |
柱状のドットが多数配列し、エネルギー極小が多重連結したアンチドット型光格子中に、ボース凝縮体を誘導する。本研究では、アンチドットの高さ、サイトあたりの原子数、次元性、系の温度、原子間相互作用の強さなどを制御し、これら種々のパラメーターのもとでいかなる相が実現しうるのかを、物質波干渉パターンや運動量分布の観測を通して実験的に探索し、相図を確定させる。従来の局在型光格子との本質的な差異に着目し、ボース・ハッバードモデル適用の可否あるいは適用限界を明らかにするとともに、従来の光格子では実現しえなかった相や観測できなかった現象の探索を行う。
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研究実績の概要 |
R4年度は、冷却用の種々の光源の改良から始め、生成した原子ビームの冷却の実験を再開した。しかしながら再び困難な問題に直面した。メインとなる真空ポンプの1つであったターボ分子ポンプが突然故障し、超高真空系部分も含めた全体の系の真空度が大きく劣化し、ボース凝縮体(BEC)生成が困難な状況となった。この問題のため、R4年度後半は再び真空系改良の仕事に追われることになった。真空度改善には新たなターボ分子ポンプが必要となったが、半導体不足により中古ポンプでさえ入手困難な状況であった。別予算により2月にようやくスペアのターボポンプを入手し、現在、真空度改善のためベーキングの作業を行っている。 R4年度の実験の成果としては、外部共振器型半導体レーザーのスペクトルに混在しがちであった不要な周波数成分を抑制したうえで、さらに増幅用レーザーのビームラインも改良し、通常なら経年劣化する出力パワーの値(光ファイバーから出た後の出力値)を5年前のレベルにまで大幅に改善できた。これら改良のもとで原子ビームの減速、磁気光学トラップ、3次元光格子内での偏光勾配冷却を行い、近赤外光による圧縮型2重双極子トラップ内へと冷却原子を誘導した。前年度までに改良していた近赤外光のパワー増大の効果もあって、最盛時の8割近くまでトラップ導入原子数が回復できた。これにより、真空系の問題が解決されれば、大きなBECの高速生成およびその後のアンチドット光格子の研究へと進むことができると考えている。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
再度の真空系のトラブル、しかも主力級ポンプの1つであるターボ分子ポンプの故障は全く想定していなかった。ポンプの修理も見通しがつかず、別途予算で中古のポンプを何とか確保した。しかし、実験は超高真空下で行われなければならず、真空問題の解決には少し時間を要する。真空系トラブルからのリカバーを最優先に考え、再度、研究終了年を1年延期することにした。
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今後の研究の推進方策 |
現在、最優先課題として取り組んでいる真空系の問題が解決されれば、双極子トラップを圧縮し原子気体の蒸発冷却を進めることにより、巨大なボース凝縮体(BEC)を高速で生成することが可能と考えている。その後は、2次元アンチドット光格子系に導入されたボース気体の位相コヒーレンスの研究、2次元および次元のクロスオーバー領域でのボース気体のふるまいなど、本格的な研究を推進する予定である。
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