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2015 年度 実績報告書

原子の電気双極子能率探索による基本対称性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J09743
研究機関東京工業大学

研究代表者

佐藤 智哉  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード電気双極子モーメント / EDM / CPの破れ / スピンメーザー / 光ポンピング / 磁力計
研究実績の概要

本研究は、129Xe原子の永久電気双極子能率(EDM)の測定を通し、宇宙の物質・反物質非対称性の起源を解明することを目的とする。本研究では、EDM測定精度を制限しているメーザー運転環境の長期変動の影響を低減するため、測定対象である129Xeと3Heを同じセルに封入し、同時にメーザー発振を行って参照系とする「3He共存磁力計」、メーザー核種と偏極Rb間の接触による周波数シフトを打ち消すためにセルを偏極生成部と測定部に分割する「ダブルセル構造」を採用している。
本年度は、電極付きダブルセル型EDMセルを用いて129Xe/3Heの同時メーザー発振を行い、メーザー周波数長期変動の要因とその定量的評価を行った。まず、メーザー周波数に影響を与えるセル温度、レーザー強度等の運転パラメータの長期安定度を評価した。安定化したセル温度及びレーザー強度について1万秒間の積算により二乗平均平方根(RMS)誤差としてそれぞれ0.0065±0.0013 ℃、1.7×10^-2 %の安定度を得た。レーザー周波数、静磁場電流についても同様に評価した。
次に、運転パラメータを能動的に変化させ、メーザー周波数のパラメータへの依存性を評価した。ここで、偏極Rbシフトの更なる低減を狙い、セル測定部に導入しているRb偏極度操作レーザー光の円偏光の向きをポッケルスセルによって高速(~100Hz)に切り替える機構を新たに採用した。これにより、メーザー周波数の測定部温度への依存性を完全に打ち消すことに成功した。
これらの開発・測定により、運転パラメータの長期変動に起因するメーザー周波数RMS誤差の二乗和平方根は1万秒の積算でμHzオーダーとなることが明らかとなり、現実的な10 kV/cmの電場印加を仮定すれば、複数回測定により現状の129Xe原子EDM世界最高精度に到達可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Performance assessment of a new laser system for efficient spin exchange optical pumping in a spin maser measurement of 129Xe EDM2015

    • 著者名/発表者名
      C. Funayama , T. Furukawa, T. Sato, Y. Ichikawa, Y. Ohtomo, Y. Sakamoto, S. Kojima, T. Suzuki, C. Hirao, M. Chikamori, E. Hikota, M. Tsuchiya, A. Yoshimi, C. P. Bidinosti, T. Ino, H. Ueno, Y. Matsuo, T. Fukuyama, K. Asahi
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 236 ページ: 59-64

    • DOI

      10.1007/s10751-015-1203-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 異核種共存セルにおけるスピン偏極生成・緩和機構2016

    • 著者名/発表者名
      舟山智歌子, 佐藤智哉, 市川雄一, 小島修一郎, 田中俊也, 坂本雄, 大友祐一, 平尾千佳, 古川武, 吉見彰洋, C.P. Bidinosti, 猪野隆, 上野秀樹, 松尾由賀利, 福山武志, 旭耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 129Xe/131Xe共存核スピンメーザーの周波数特性2016

    • 著者名/発表者名
      小島修一郎, 佐藤智哉, 市川雄一, 田中俊也, 舟山智歌子, 坂本雄, 大友祐一, 平尾千佳, 古川武, 吉見彰洋, C.P. Bidinosti, 猪野隆, 上野秀樹, 松尾由賀利, 福山武志, 旭耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 異核種共存核スピンメーザーを用いたEDM測定実験2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤智哉, 市川雄一, 小島修一郎, 舟山智歌子, 田中俊也, 坂本雄, 大友祐一, 平尾千佳, 近森正敏, 彦田絵里, 古川武, 吉見彰洋, C.P. Bidinosti, 猪野隆, 上野秀樹, 松尾由賀利, 福山武志, 旭耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Isotope-differential measurement of Xe atomic EDM with a double-species spin maser2015

    • 著者名/発表者名
      K. Asahi, T. Sato, Y. Ichikawa, S. Kojima, C. Funayama, S. Tanaka, Y. Sakamoto, Y. Ohtomo, C. Hirao, M. Chikamori, E. Hikota, T. Furukawa, A. Yoshimi, C.P. Bidinosti, T. Ino, H. Ueno, Y. Matsuo, T. Fukuyama
    • 学会等名
      8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015) -Towards better understanding of our matter universe-
    • 発表場所
      RIKEN(Saitama, Japan)
    • 年月日
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 129Xe/3He二核種スピンメーザーを用いた周波数精密測定における周波数不定性2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤智哉, 市川雄一, 小島修一郎, 舟山智歌子, 坂本雄, 大友祐一, 平尾千佳, 近森正敏, 彦田絵里, 古川武, 吉見彰洋, C. P. Bidinosti, 猪野隆, 上野秀樹, 松尾由賀利, 福山武志, 旭耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 年月日
      2015-09-25 – 2015-09-28

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公開日: 2016-12-27  

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