| 研究課題/領域番号 |
17J06179
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
宮澤 裕貴 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | レーザー冷却 / ユウロピウム / 量子磁性気体 |
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| 研究実績の概要 |
私は、超弱磁場環境下でユウロピウム原子（Eu）のボース凝縮体を生成し、spinor dipolar BECの基底状態相の探索を行うことを目指している。今年度は、基底状態Euに対する磁気光学トラップを実現し、ボース凝縮体を生成する上で必要となる10^7個以上の原子を確保するための準備として、以下の研究を行った。
1.「準安定状態Euの磁気光学トラップの評価」準安定状態Euの磁気光学トラップについて、各種物理量を測定した。トラップされた原子の数は最大で1×10^7個であり、この時の原子集団の温度は230μKと1.1mKの二重構造であった。また、磁気光学トラップ中に他の準安定状態（a10D9/2,11/2）へ緩和するレートや、2体の非弾性衝突レートについても測定を行った。
2.「真空装置の改良」前年度の真空措置では、最確速度300m/sのボルツマン分布を持つ原子ビームに対して、140m/s以下の速度を持つ原子しか減速することできず、効率が悪かった。そこで、真空装置の見直しを行い、最大250m/s程度以下の原子を減速できる真空装置の設計及び組立を行った。さらに改良後の真空装置を使って、230m/s程度の速度を持つ原子まで減速できることを確認した。本結果は、改良前と比べて約３倍の数の原子を減速できることを示している。
3.「基底状態Euの磁気光学トラップ実現へ向けた光源の準備」準安定状態にあるEu原子を基底状態へ光ポンピングするため、波長1204nmのレーザーを作成し、当該遷移の分光を行った。また、基底状態Euの磁気光学トラップは波長687nmの挟線幅遷移 (自然幅97kHz)を用いて行う。私は波長687nmの光源を作成し、レーザーの線幅を超低熱膨張ガラス製の共振器を用いて狭窄化した。得られたレーザーのパワーは150mW、線幅は30kHzであり、冷却を行うには十分な性能である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は単に基底状態Euの磁気光学トラップへ向けた光源を準備するだけでなく、準安定状態Euの冷却原子の数を増やす改良を同時に行った。当初目標としていた基底状態Euの磁気光学トラップは実現出来なかったが、そのための準備は着実に進んでおり、研究はおおむね順調に進展してるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究を通して基底状態Euの磁気光学トラップを実現するための準備を行った。今後はその実現へ向けて研究を行う。その一方で、基底状態Euの磁気光学トラップを実現できたとしても冷却遷移の分枝比が大きい場合には十分な数の原子を確保できないと予想される。そういった場合に備えて、準安定状態へ分枝した原子を基底状態へ光ポンピングするための光源の作成も同時に行う。
十分な数の基底状態Euを集めることに成功した後は、基底状態Eu原子を光トラップへ導入し、蒸発冷却を通してボース凝縮体を生成することを目指す。
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