電子ＥＤＭ探索のための冷却分子の研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02881
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 青木 貴稔 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30328562)
• 研究分担者: 梶田 雅稔 国立研究開発法人情報通信研究機構, グローバル推進部門, 嘱託 (50359030) ; 阿部 穣里 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (60534485) ; 酒見 泰寛 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90251602)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 実験核物理 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理

研究実績の概要

今年度は、分子EDM実験で重要となる、原子数の大強度化として（１）461 nm光源の改良と（２）497 nmの周波数安定化、（３）分子生成で重要となる689 nm光源の線幅狭窄化を行った。
（１）Srのレーザー冷却用の波長461 nm光源として、昨年からPPLN導波路による開発に着手した。今年度は、461 nm光源システムを３台立ち上げることで、共振器を用いない高安定な光源システムを開発した。（２）Srのレーザー冷却のリポンプ光である497 nmの光に対して、原子セルに頼らず自作の共振器への安定化に成功した。（３）光会合で重要な689 nm光源について、リットロー型ECDLでULE共振器を用いて、レーザー線幅狭窄化を行った。以上より、分子EDM実験で重要となる３つの光源の高安定化と周波数安定化に成功した。また、EDMと同じく基本対称性の破れとして、パリティの破れについて、インドのSahoo教授、フランスのKastberg教授と共同研究を行った。
分担者の酒見氏は、EDM測定手法とEDM理論、およびパリティの破れについて議論を行った。
分担者の阿部氏は、本研究のLiSr分子の電子EDM有効電場を精密に計算することに成功し、2.0 GV/cmと求まった。これは、本研究開始時に近似計算で得られていた0.8 GV/cmと比べて 2.5倍大きく、本研究のLiSr分子EDMの利点がさらに明確になった。また、EDMの起源に関して相補的な原子核EDMで重要となるTlF分子の計算を行った。高精度な相対論的量子化学理論に基づくプログラム開発を行い、TlF分子における電子状態項を最高精度で決定することに成功した。
分担者の梶田氏は、分子EDM実験で重要となる分子遷移の周波数標準の要素技術として、分子イオンの(J,F) = (0,1/2)-(1,1/2)回転遷移周波数を用いる可能性を理論的に検討した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Physical Research Laboratory(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: Physical Research Laboratory
• [国際共同研究] Universite Cote d’Azur(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Universite Cote d’Azur
• [雑誌論文] Attainable accuracies of QH+ rotational transition frequencies (Q: 40Ca, 24Mg, 202Hg) (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Kajita, R. Bala, and M. Abe
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 53 ページ: 085401-1-6
  • DOI: https://dx.doi.org/10.1088/1361-6455/ab7425
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a Dual Isotope Co-Magnetometer Using Laser Cooled Rubidium Toward Electron Electric Dipole Moment Measurement Using Francium (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Uchiyama, K. Harada, T. Inoue, H. Kawamura, K. S. Tanaka, M. Itoh, T. Aoki, A. Hatakeyama, Y. Takahashi, and Y. Sakemi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 1206 ページ: 012008-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1206/1/012008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optical-lattice-based method for precise measurements of atomic parity violation (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Kastberg, T. Aoki, B. K. Sahoo, Y. Sakemi, and B. P. Das
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 100 ページ: 050101(R)-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.050101
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relativistic coupled-cluster study of diatomic metal-alkali-metal molecules for electron electric dipole moment searches (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Sunaga, M. Abe, V. S. Prasannaa, T. Aoki, and M. Hada
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 53 ページ: 015102-1-11
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6455/ab5255
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of Blackbody Zeeman Shift in 1S0?3P0 Transition Frequencies (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Kajita
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 ページ: 104001-1-2
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.104001
  • 査読あり
• [雑誌論文] A reflection-type vapor cell using anisotropic etching of silicon for micro atomic clocks (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Nishino Hitoshi, M. Hara, Y. Yano, M. Toda, Y. Kanamori, M. Kajita, T. Ido, and T. Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 12 ページ: 072012-1-5
  • DOI: https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab2a3c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast numerical analysis of the time response in coherent population trapping resonance based on Galerkin spectral method (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Yano, M. Kajita, T. Ido, and M. Hara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 58 ページ: SGG805-1-5
  • DOI: https://doi.org/10.7567/1347-4065/ab0bab
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced sensitivity of the electron electric dipole moment from YbOH: The role of theory (2019)
  • 著者名/発表者名: V. S. Prasannaa, N. Shitara, A. Sakurai, M. Abe, and B. P. Das
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 99 ページ: 062502-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.99.062502
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Role of Relativistic Many-Body Theory in Electron Electric Dipole Moment Searches Using Cold Molecules (2019)
  • 著者名/発表者名: V. S. Prasannaa, A. Sunaga, M. Abe, M. Hada, N. Shitara, A. Sakurai, and B. P. Das
  • 雑誌名: Atoms 巻: 7 ページ: 58-1-20
  • DOI: 10.3390/atoms7020058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RaH as a potential candidate for electron electric-dipole-moment searches (2019)
  • 著者名/発表者名: N. M. Fazil, V. S. Prasannaa, K. V. P. Latha, M. Abe, and B. P. Das
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 99 ページ: 052502-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.99.052502
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultracold mercury-alkali-metal molecules for electron-electric-dipole-moment searches (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Sunaga, V. S. Prasannaa, M. Abe, M. Hada, and B. P. Das
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 99 ページ: 040501-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.99.040501
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Electron EDM search and study of parity non-conservation effect using laser cooling of Fr to probe new physics beyond the standard model (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, Y. Torii, B. K. Sahoo, B. P. Das, K. Harada, T. Hayamizu, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, S. Ito, R. Yoshioka, K. S. Tanaka, et al.
  • 学会等名: 12th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 黒体輻射によるZeemanシフト (2020)
  • 著者名/発表者名: 梶田雅稔
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Reconsideration of the electronic term of the Schiff moment in diamagnetic molecules (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Tomiyama, and M. Abe
  • 学会等名: The 12th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2020)
• [学会発表] 極低温Fr原子を用いたパリティ非保存効果誘起の光シフトの研究： 標準模型を超えた新物理と核のアナポールモーメント (2019)
  • 著者名/発表者名: 青木貴稔
  • 学会等名: 第 29 回 核分光研 & 新学術領域研究「量子ビーム応用」合同セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Parity-nonconserving interaction-induced light shifts of ultracold 210Fr atomsto probe new physics beyond the standard model (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki
  • 学会等名: 第１回冷却原子研究会（アトムの会）
• [学会発表] T. Sato, Y. Hayakawa, Y. Shimomura, T. Aoki, and Y. Torii (2019)
  • 著者名/発表者名: Birefringent atomic vapor laser lock in a hollow cathode lamp
  • 学会等名: 第１回冷却原子研究会（アトムの会）
• [学会発表] Fundamental physics with cold radioactive atoms (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakemi
  • 学会等名: APPC14 (14th ASIA-PACIFIC PHYSICS CONFERENCE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fundamental physics with laser cooled atoms (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakemi
  • 学会等名: 36th Mazurian Lakes Conference on Physics（Probing fundamental laws of nature with exotic nuclei and atoms）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of molecular transition frequencies with the uncertainties lower than 10^(－17) (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Kajita
  • 学会等名: European Quantum Electronics Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 分子時計概要 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梶田雅稔
  • 学会等名: 第3回精密計測を元に科学技術に変革をもたらす回路技術調査専門委員会
• [学会発表] 核の電気双極子モーメントに関する電子状態項の理論式の再考 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨山尚大、藤田武瑠、阿部穣里、波田雅彦
  • 学会等名: 第13回分子科学討論会名古屋2019
• [学会発表] Enhancement factors of parity-and time-reversal-violating effects for monofluorides (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Sunaga, V. S. Prasannaa, M. Abe, M. Hada, and B. P. Das
  • 学会等名: International Summit on OPTICS, PHOTONICS AND LASER TECHNOLOGIES
• [図書] Measurement, Uncertainty and Lasers (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Kajita
  • 総ページ数: 120
  • 出版者: Inst of Physics Pub Inc
  • ISBN: 978-0750323260