二光子レーザー開発を目指した，二光子遷移レートの人為的操作方法の探索

• 研究課題/領域番号: 24654132
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 植竹 智 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80514778)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 二光子放出 / マクロコヒーレント / 二光子レーザー発振 / マクロコヒーレンス / 誘導ラマン過程 / 誘導ラマン断熱励起 / 最大コヒーレンス

研究成果の概要

本研究の目標は，原子･分子集団からの二光子放射レートを人為的に増強し，二光子レーザー発振実現に向けた基礎研究を進めることである．研究の鍵を握るのは，原子・分子集団間の共同効果を利用した二光子放射レートの人為操作である．本研究では，1立方センチあたり10の20乗個の密度であるパラ水素分子に高いコヒーレンスを誘起することに成功した．また，このコヒーレンスを用いて二光子遷移レートを増強することに成功し，水素分子の振動励起状態からの二光子放出の観測に成功した．自然放出に比べた二光子放出レートの増幅率は10の18乗以上であり，二光子レーザー発振の実現に向けて研究が大きく進展した．

研究成果

• [雑誌論文] Neutrino Mass Spectroscopy with Atoms -Present and future- (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sasao, S. Uetake
  • 雑誌名: Proceedings of 7th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms 巻: 2014 ページ: 15-25
• [雑誌論文] Observation of coherent two-photon emission from the first vibrationally excited state of hydrogen molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyamoto, H. Hara, S. Kuma, T. Masuda, I. Nakano, C. Ohae, N. Sasao, M Tanaka, S. Uetake, A. Yoshimi, K. Yoshimura and M. Yoshimura
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2014 号: 11 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu152
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 原子を用いたニュートリノ質量分光―その現状と将来の展望― (2014)
  • 著者名/発表者名: 植竹智、吉村太彦、吉村浩司、笹尾登
  • 雑誌名: 高エネルギーニュース 巻: 33 ページ: 99-107
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Parity violating radiative emission of neutrino pairs in heavy alkaline earth atoms of even isotopes (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura, N. Sasao, and S. Uetake
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 1 ページ: 013022-013022
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.013022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 4.8 μm difference-frequency generation using a waveguide-PPLN crystal and its application to mid-infrared Lamb-dip spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kuma, Y. Miyamoto, K. Tsutsumi, N. Sasao, and S. Uetake
  • 雑誌名: Opt. Lett. 巻: 38 号: 15 ページ: 2825-2828
  • DOI: 10.1364/ol.38.002825
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neutrino Spectroscopy with Atoms and Molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Fukumi, Susumu Kuma, Yuki Miyamoto, Kyo Nakajima, Itsuo Nakano, Hajime Nanjo, Chiaki Ohae, Noboru Sasao, Minoru Tanaka, Takashi Taniguchi, Satoshi Uetake, Tomonari Wakabayashi, Takuya Yamaguchi, Akihiko Yoshimi, Motohiko Yoshimura
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys 巻: 04D002 号: 1 ページ: 1-79
  • DOI: 10.1093/ptep/pts066
  • 査読あり
• [学会発表] SPAN（原子を用いたニュートリノ質量分光実験）のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究 I (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田孝彦，原秀明，宮本祐樹，中野逸夫，笹尾登，田中実，植竹智，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] SPAN(原子を用いたニュートリノ質量分光実験)のためのマクロコヒーレント増幅機構の詳細研究II (2015)
  • 著者名/発表者名: 原秀明，増田孝彦，宮本祐樹，中野逸夫，笹尾登，田中実，植竹智，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 水素分子振動準位間のコヒーレント2光子放出III (2015)
  • 著者名/発表者名: 植竹智，原秀明，増田孝彦，宮本祐樹，中野逸夫，笹尾登，田中実，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] ニュートリノ質量分光―実験の現状と展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹尾登
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Towards Precision Neutrino Mass Spectroscopy using Atoms/Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 学会等名: International Conference on Massive Neutrinos
  • 発表場所: Nanyang Technological University(Singapore)
  • 年月日: 2015-02-12
  • 招待講演
• [学会発表] ニュートリノ質量分光に向けた、コヒーレンスによる二光子対超放射の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田 孝彦
  • 学会等名: 21st ICEPP Symposium 東京大学素粒子国際研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 岳美山荘（長野県）
  • 年月日: 2015-02-10
• [学会発表] Towards neutrino mass spectroscopy using atoms : theoretical aspects (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimura
  • 学会等名: the Fourth Users Meeting of the Spanish Pulsed Lasers Center
  • 発表場所: Salamanca (Spain)
  • 年月日: 2014-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Towards neutrino mass spectroscopy using atoms : experimental aspects (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshimi
  • 学会等名: the Fourth Users Meeting of the Spanish Pulsed Lasers Center
  • 発表場所: Salamanca (Spain)
  • 年月日: 2014-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Rate amplification of the two photon emission from para-hydrogen toward the neutrino mass measurement (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Masuda
  • 学会等名: 6th International Conference on Trapped Charged Particles and Fundamental Physics
  • 発表場所: Sunport Hall Takamatsu Kagawa International Conference Hall (Takamatsu, Japan)
  • 年月日: 2014-12-01
• [学会発表] ニュートリノ質量分光に向けたマクロコヒーレンス生成方法の実証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田孝彦，原秀明，桂川眞幸，久間晋，宮本祐樹，中野逸夫，大饗千彰，笹尾登，田中実，堤康輔，植竹智，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀県）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] コヒーレント二光子放出観測によるマクロコヒーレント増幅機構の実証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植竹智，原秀明，桂川眞幸，久間晋，増田孝彦，宮本祐樹，中野逸夫，大饗千彰，笹尾登，田中実，堤康輔，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀県）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ニュートリノ質量分光に向けた Xe 原子のコヒーレント現象に関する基礎実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉見彰洋，植竹智，大饗千彰，久間晋，笹尾登，田中実，堤康輔，中野逸夫，原秀明，増田孝彦，宮本祐樹，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀県）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 水素分子振動準位間のコヒーレント2光子放出I (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本祐樹，原秀明，桂川眞幸，久間晋，増田孝彦，中野逸夫，大饗千彰，笹尾登，田中実，堤康輔，植竹智，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] 水素分子振動準位間のコヒーレント2光子放出II (2014)
  • 著者名/発表者名: 原秀明，桂川眞幸，久間晋，増田孝彦，宮本祐樹，中野逸夫，大饗千彰，笹尾登，田中実，堤康輔，植竹智，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Neutrino spectroscopy with atoms and molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Masuda
  • 学会等名: The 24th International Conference on Atomic Physics
  • 発表場所: The Mayflower Renaissance Washington DC Hotel (Washington DC, USA)
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] Observation of Paired Superradiance (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Uetake
  • 学会等名: The 24th International Conference on Atomic Physics
  • 発表場所: The Mayflower Renaissance Washington DC Hotel (Washington DC, USA)
  • 年月日: 2014-08-04
• [学会発表] Paired super-radiance (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Uetake
  • 学会等名: Fundamental Physics Using Atoms 2014
  • 発表場所: 日本科学未来館，東京
• [学会発表] マクロコヒーラント増幅機構の検証に向けた水素分子二光子対超放射実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久間晋，宮本祐樹，植竹智，大饗千彰，桂川眞幸，川口建太郎，笹尾登，田中実，唐健，堤康輔，中嶋享，中野逸夫，南條創，福見敦，吉見彰洋，吉村浩司，吉村太彦，若林知成
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学，神奈川
• [備考] Introduction to the SPAN project
  • URL: http://www.xqw.okayama-u.ac.jp/research/span/
• [備考] 量子宇宙研究センターwebページ「新着情報」にて研究成果概要の報告を行った
  • URL: http://www.science.okayama-u.ac.jp/~center-qu/index.php?cID=223