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レーザー冷却されたセシウム原子を用いた永久電気双極子モーメントの精密測定

公募研究

研究領域原子が切り拓く極限量子の世界ー素粒子的宇宙像の確立を目指してー
研究課題/領域番号 22104502
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

本多 和仁  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70408706)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード光格子トラップ / 3次元青方離調光格子 / 横緩和 / スピン・コヒーレンス / 磁力計 / 永久電気双極子モーメント / 光共振器 / レーザー冷却 / 3次元光格子
研究概要

本年度はルビジウム原子を3次元青方離調光格子トラップに捕捉することに成功した。これにより、原子スピンの緩和時間が長くなることが予想され、永久電気双極子モーメントの精密測定へ向けて前進することができた。
平成23年度は光格子を作成するための光共振器を構成したが、ガラスセルの問題により、予定の性能を出すことができなかった。そこで、このガラスセルで最大限性能を引き出せるように光共振器の構成を変え、予定の1/5程度の力の光格子トラップを構成した。これを用いて原子を捕捉することを試みた。
実験の結果、1.3×10^6個程度の原子を捕捉することができた。この原子は直前に行う磁気光学トラップから補給されるが、密度の測定により、この磁気光学トラップから光格子トラップへの原子の移行効率は1/2であり、十分といえる。
しかし、捕捉する原子数は目標の10^7の1/10である。この原因は磁気光学トラップの原子密度が低いためであり、今後、磁気光学トラップの原子密度を上げる工夫が必要であることが分かった。
この原子は0.2秒程度で急速に減少し、10^5個程度で安定し、その後1/e減少するのにかかる時間は5秒程度である。これは、光格子トラップのポテンシャルには山の部分と谷の部分があり、多くの原子は山の部分でピンボールのように移動を阻害されて0.2秒ほどトラップ内にとどまり、その後、谷の部分に捕捉された原子がゆっくりと減少するためだと考えられる。事実、捕捉された原子の運動量分布を測定すると、0.2秒以前と以降ではエネルギーが半減している。これは、ポテンシャルの山と谷の高さ・深さは同じであることと一致する。
目標の測定には数秒程度原子がとどまる必要があるので、ポテンシャルの深さを倍程度上げる必要があることが分かった。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] 3次元青方離調光格子トラップ中冷却Rb原子の長時間歳差運動観測2012

    • 著者名/発表者名
      本多和仁, 奥山勇貴, 尾野仁深, 長岡彰平, 中田正博, 山本雄樹, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A Rb magnetometer with a 3D blue-detuned optical latiice2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhito Honda, Satishi Nagatsuka, Mikio Kozuma
    • 学会等名
      Fundamental Physics Using Atoms 2011
    • 発表場所
      Okayama University, Tsushima Campus
    • 年月日
      2011-10-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Rb・Cs原子の3次元青方離調光格子トラップと磁力計2011

    • 著者名/発表者名
      本多和仁, 奥山勇貴, 尾野仁深, 長岡彰平, 中田正博, 山本雄樹, 上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会2011年度秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 年月日
      2011-09-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 3次元青方離調光光子中のRb原子を用いた磁力計2011

    • 著者名/発表者名
      本多和仁、長岡彰平、中田正博、山本雄樹、上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Proposal : Measurement of permanent electric dipole moment with laser-cooled cesium atoms2011

    • 著者名/発表者名
      K.Honda, S.Nagatsuka, M.Kozuma
    • 学会等名
      ERATO Macroscopic Quantum Control Conference on Ultra cold Atoms and Molecules
    • 発表場所
      東京大学小柴ホール
    • 年月日
      2011-01-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 3次元青方離調光格子中のCs・Rb混合気体を用いた永久電気双極子モーメント測定2010

    • 著者名/発表者名
      本多和仁、永塚哲史、上妻幹旺
    • 学会等名
      日本物理学会2010年度秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] レーザー冷却したセシウム原子を用いた永久電気双極子モーメント測定2010

    • 著者名/発表者名
      本多和仁
    • 学会等名
      Fundamental Physics Using Atoms 2010
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2010-08-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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