| 研究課題/領域番号 |
19H01921
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
稲田 聡明 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任研究員 (20779269)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 磁気光学効果 / パルス強磁場 / 真空非線形QED |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、精密光学における光技術と強磁場技術を組み合わせて、微小磁気応答を高感度に測定するのに最適な測定系を構築する。またこれを駆使して高真空下で長期測定を行い、真空の非線形QED過程による磁気応答を検証する。本実験は主に、微小複屈折等の磁気応答を測定するための精密光学系、及びその応答を時間変調してstaticなDC成分と弁別するための強磁場印加部より構成される。光学系については、Nd:YAGレーザーからの1064nm光に対し超高反射ミラーを用いてフィネス50万のFabry-Perot共振器を構成した。また共振器長変動に対して厳しい共鳴条件(FWHM=3pm)を満たすようレーザー周波数をフィードバックする制御系を構築した。磁場系についてはピーク磁場9T、長さ20cmの横磁場を発生可能なレーストラック型パルス磁石を用い、ショットサイクル20sで自動データ取得可能なプロトタイプ測定系を構築した。測定帯域としては、磁場のパルス幅約1msに対応する50-500Hz帯のノイズ低減が重要であり、共振器ミラーのSiO2/Ta2O5多層膜で生じる固有複屈折ノイズを調査した。
本年度の段階で既に、同種のパルス磁場変調を用いる先行研究と同程度の測定感度が実証されており、次年度以降、光学系及び磁場印加系に対し更なる改良を行う。またガス及び高真空下での長期測定に耐える光共振器の安定化は引き続き重要であり、その調査を並行して進める。
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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
本年度はまず、昨年度より継続している、高フィネス光共振器の更なる安定化を目指した調査を進めた。特に高フィネス光共振器（フィネス約40万）における共振周波数幅が200Hz(FWHM)と極めて狭い一方で、パルス強磁場を発生する際の磁場応力による振動や音、及び大電流による電磁ノイズが高フィネス光共振器とそのフィードバック系への擾乱源となる。そのため、本研究では磁場発生システムと精密光共振器を長期間にわたり安定して運転する技術が本質的に重要である。当初の計画通り、本年度で光学系及びフィードバック系の調査・改善を行い、のべ24,000発の磁場発生下(約2週間のrun time）において安定したデータ取得が可能であることを実証した。更に、取得されたデータに対して周波数領域での新たな解析手法及び、系統誤差を低減する新たな測定手法を提案し、既知の磁気応答を示す低圧N2ガスを用いてその妥当性を検証した。また磁場発生効率及び冷却効率に優れた新設計のパルス磁石の開発も進め、その性能評価及びシミュレーションによるダイナミクスの調査を並行して進めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
高フィネス光共振器の更なる安定化を目指した調査は今後も継続して行う必要がある。また本年度で真空下における最初の長期測定を終え、データ解析の後に出版を予定している。次年度では改良されたパルス磁石と光学系を用いた二度目の真空長期測定、及びガスの磁気応答の精密調査を進める予定である。
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