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レーザー冷却イオンと中性原子を用いた極低温分子の実現

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 22104503
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
研究機関電気通信大学

研究代表者

向山 敬  電気通信大学, 先端領域教育研究センター, 特任准教授 (70376490)

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
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2011年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2010年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード原子・分子物理 / イオントラップ / レーザー冷却 / 超流動
研究概要

本研究ではこれまで全く別の実験系として扱われてきたイオントラップと中性原子のトラップを同一空間中に実現し、その両者の相互作用を利用して極低温の分子イオンの生成を目指す。
本研究では原子間相互作用がフェッシュバッハ共鳴を利用して可変な中性原子^6Liを、またこの原子種との混合系を作成した際のトラップの安定性・熱平衡への到達し易さなどを考慮してLi原子よりも数倍質量の思い^<40>Ca^+をイオン種として選定した。実験ではトラップされたイオンからの蛍光をPMT検出器で観測するとともにCCDカメラで空間的な分布も測定した。精密な調整の結果、トラップしたイオンが10分程度監視していてもロスしない程度の長寿命を実現することができた。また、イオンの数を減らしてRF電場による加熱の影響を小さくしていくことで、イオンの結晶化の観測にも成功した。結晶化が見えたことからレーザーによってイオンが効率よく冷却されていることが分かる。
イオントラップについての実験準備が整いつつある中で、イオントラップと中性原子トラップの混合系を生成するためのチャンバーの作成を開始した。イオンと中性原子を混ぜる方法はいろいろな手法が考えられるが、量子縮退した中性原子と振動基底状態に落ちたイオンの混合系が最終目標であり、その目的に最も相性の良いと考えられる光ピンセットを用いた方法を採用した。この方法イオントラップと中性原子のトラップを別々の位置に作成し、光ピンセットの手法を用いて中性原子気体をイオントラップの位置に運ぶ方法である。今回我々はイオンと原子を同一空間に作成するチャンバーを作成し、イオントラップチャンバー側ではイオンが、中性原子チャンバー側では中性原子がそれぞれトラップされている状況をすでに実現することに成功した。

報告書

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

    (17件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Measurement of an Efimov Trimer Binding Energy in a Three-ComponentMixture of ^6Li2011

    • 著者名/発表者名
      S.Nakajima, M.Horikoshi, T.Mukaiyama, P.Naidon, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 106 号: 14 ページ: 143201-143201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.106.143201

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 極低温フェルミ原子気体系におけるBCS-BECクロスオーバー2011

    • 著者名/発表者名
      向山敬
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 46 ページ: 111-120

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonuniversal Efimov Atom-Dimer Resonances in a Three-Component Mixture of ^6Li2010

    • 著者名/発表者名
      S.Nakajima, M.Horikoshi, T.Mukaiyama, P.Naidon, M.Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 23201-23201

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ultracold molecules2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      日仏先端科学シンポジウム
    • 発表場所
      フランス、ニース(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Towards creation of cold molecules using ultracold atoms and iions2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      Fundamental Physics Using Atoms 2011
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2011-10-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Universal thermodynamics of a unitary Fermi gas2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      Renormalization Group Approach from Ultra Cold Atoms to the Hot QGP
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of an Efimov Trimer Binding Energy in a Three-Component Mixture of 6Li2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      Workshop on Frontiers in Ultracold Fermi Gases
    • 発表場所
      Institute for theoretical physics, Itary(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      日本物理学会シンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-03-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      Conference on Ultracold Atoms and Molecules
    • 発表場所
      東京大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] レーザー冷却フェルミ原子系の普遍的熱力学2011

    • 著者名/発表者名
      向山敬
    • 学会等名
      レーザー学会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      量子エレクトロニクス研究会研究会「冷却原子系で探究する新しい物理と極限的技術」
    • 発表場所
      上智大学軽井沢セミナーハウス(長野県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      Conference on "Novel Quantum States in Condensed Matter"
    • 発表場所
      University of Chicago center in Beijing(中国、北京)(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 強く相互作用するフェルミ粒子系の熱力学2010

    • 著者名/発表者名
      向山敬
    • 学会等名
      基研研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学(京都府)(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      量子情報サマースクール
    • 発表場所
      ホテルサンライズ知念(沖縄県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Experimental observation of Efimov trimer states in ultracold Fermi gases2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      「少数粒子系の物理の現状と今後の展望」研究会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      International workshop on statistical physics of quantum systems
    • 発表場所
      東京大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Universal Thermodynamic Functions for a Unitary Fermi Gas2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Mukaiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Ultracold Fermi Gas
    • 発表場所
      日本原子力研究開発機構(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2010-05-13
    • 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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