レーザー光会合による冷却分子ＥＤＭ探索

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H01929
• 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, 電磁波研究所, 嘱託 (50359030) ; 阿部 穣里 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (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): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 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

光会合実験に向けて、今年度は、（１）イメージインテンシファイアによる冷却原子からの蛍光の増幅、（２）電子EDMの新しい測定法の研究、を行った。
（１）イメージインテンシファイアをCCDに取り付け、MOTからの蛍光を増幅した。ゲインを10^2程度にすることで、冷却原子からの蛍光を増幅し、CCDで観測した。その結果、通常時と比べて、観測時間を約1/100へと短縮化することができた。（２）電子EDMの新しい測定法として、原子の量子エンタングル状態を用いた方法を提案し、EDMを10^(-30) ecm以下で測定できることを示した。これは、現在のEDM上限値を２桁更新できることを意味しており、論文として発表した。
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、超重元素であるLrを含む分子系（LrO, LrF＋, LrH+)の電子EDＭに対する有効電場が250~340GV/cmであることを理論計算から明らかにし、学術誌に発表した。核EDMの理論計算の研究成果に関して国際会議や国内会議で講演を行い、学術論文執筆を行った。
分担者の梶田氏は、核スピンがゼロの窒素分子イオンの振動遷移は精密計測に非常に有用であると思われる。しかし14N2+ では核スピンが0の他に2も存在する。2種類の核スピンのうちゼロの核スピンの分子イオンを量子情報的手法で選別することを提案し、論文発表した。その一方で、二価イオンであるYb2+イオンの遷移周波数の精密計測を提案を論文にした。更に分子イオン遷移周波数の精密計測全般のレビューを招待講演で発表した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

冷却原子実験に集中しているため。

今後の研究の推進方策

461 nm用光源をECDLへ交換し、ハイパワー化を行う。
冷却原子実験を行い、分子生成実験を試みる。

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] University C^ote d'Azur(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University C^ote d'Azur
• [雑誌論文] Development of Ultracold Francium Atomic Sources Towards the Permanent EDM Search (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayamizu Tomohiro、Haba Hiromitsu、Nakamura Keisuke、Aoki Takatoshi、Nagahama Hiroki、Tanaka Kazuo S.、Ozawa Naoya、Ohtsuka Miki、Sakemi Yasuhiro
  • 雑誌名: Few-Body Systems 巻: 63 ページ: 11-1-5
  • DOI: 10.1007/s00601-021-01710-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric dipole moments and the search for new physics (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Alarcon, J. Alexander, V. Anastassopoulos, T. Aoki et al.
  • 雑誌名: arXiv 巻: 2203 ページ: 08103-1-60
  • DOI: 10.48550/arXiv.2203.08103
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoki T、Sreekantham R、Sahoo B K、Arora Bindiya、Kastberg A、Sato T、Ikeda H、Okamoto N、Torii Y、Hayamizu T、Nakamura K、Nagase S、Ohtsuka M、Nagahama H、Ozawa N、Sato M、Nakashita T、Yamane K、Tanaka K S、Harada K、Kawamura H、Inoue T、Uchiyama A、Hatakeyama A、Takamine, H. Ueno et al.
  • 雑誌名: Quantum Science and Technology 巻: 6 ページ: 044008-1-17
  • DOI: 10.1088/2058-9565/ac1b6a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fundamental Physics with Cooled Radioactive Atoms (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakemi Yasuhiro、Harada Ken-ichi、Itoh Masatoshi、Ito Saki、Uchiyama Aiko、Inoue Takeshi、Kawamura Hirokazu、Aoki Takatoshi、Hatakeyama Atsushi、Takahashi Yoshiro、Hisano Junji
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 35 ページ: 011016-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSCP.35.011016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Birefringent atomic vapor laser lock in a hollow cathode lamp (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Takumi、Hayakawa Yusuke、Okamoto Naohiro、Shimomura Yusuke、Aoki Takatoshi、Torii Yoshio
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 39 ページ: 155-159
  • DOI: 10.1364/JOSAB.442465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards CP-violation studies on superheavy molecules: Theoretical and experimental perspectives (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitra R.、Prasannaa V. S.、Ruiz R. F. Garcia、Sato T. K.、Abe M.、Sakemi Y.、Das B. P.、Sahoo B. K.
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 104 ページ: 062801-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.104.062801
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of Nuclear Spin of 14N2+ Molecular Ion (2021)
  • 著者名/発表者名: Kajita Masatoshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 ページ: 044302-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.90.044302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reflection-type vapor cell for micro atomic clocks using local anodic bonding of 45° mirrors (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishino Hitoshi、Yano Yuichiro、Hara Motoaki、Toda Masaya、Kajita Masatoshi、Ido Tetsuya、Ono Takahito
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 46 ページ: 2272-2275
  • DOI: 10.1364/OL.424354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prospect for Precision Measurement of the Yb2+ 1S0-3P0 Transition Frequency (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimura Naoki、Kajita Masatoshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 ページ: 064302-1-3
  • DOI: 10.7566/JPSJ.90.064302
  • 査読あり
• [学会発表] フランシウムの電気双極子能率探索に向けた冷却原子制御系の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中下輝士, 松田恭幸, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 永瀬慎太郎, 山根風樹, 小澤直也, 佐藤幹, 深瀬実来, 上原大祐, 高峰愛子
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] 原子の電気双極子能率探索に向けたレーザー冷却フランシウム源の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 永瀬慎太郎, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 中下輝士, 山根風樹, 小澤直也, 佐藤幹, 深瀬実来, 上原大祐, 高峰愛子
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] PyrexガラスセルにおけるRb原子の光誘起脱離の特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高村昭吉, 青木貴稔, 鳥井寿夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] Srのホローカソードランプを用いた複屈折原子気体レーザーロック (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡本直大, 佐藤拓海, 青木貴稔, 鳥井寿夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] 永久電気双極子能率探索に向けたアクチニウム-225電着基板を用いたフランシウム-221原子線源の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山根風樹, 佐藤幹, 羽場宏光, 酒見泰寛, 長濱弘季, 中村圭佑, 早水友洋, 青木貴稔, 小澤直也, 中下輝士, 永瀬慎太郎, 深瀬実来, 上原大祐, 松田恭幸
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会
• [学会発表] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using quantum entangled atoms (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Aoki, R. Sreekantham, B. K. Sahoo, Bindiya Arora, A. Kastberg, T. Sato, H. Ikeda, N. Okamoto, Y. Torii, T. Hayamizu, K. Nakamura, S. Nagase, M. Ohtsuka, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, K. S Tanaka, K. Harada, H. Kawamura, T. Inoue, A. Uchiyama, A. Hatakeyama, A. Takamine, H. Ueno et al.
  • 学会等名: International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Laser Frequency Stabilization and an Optical Transmission System for the Francium Electric Dipole Moment Search (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, S. Nagase, T. Nakashita, T. Hayamizu, T. Aoki, H. Nagahama, N. Ozawa, M. Sato, K. Yamane, M. Fukase, D. Uehara, A. Takamine, and Y. Sakemi
  • 学会等名: The 29th annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'21)
  • 国際学会
• [学会発表] Present status of the electron EDM search using laser-cooled francium (2021)
  • 著者名/発表者名: N. Ozawa, Y. Sakemi, H. Nagahama, K. Nakamura, Y. Kotaka, K. Kamakura, S. Nagase, M. Fukase, D. Uehara, K. S. Tanaka, T. Aoki, M. Sato, T. Nakashita, K. Yamane, H. Ueno, H. Haba, A. Takamine, T. Hayamizu, Y. Ichikawa, Y. Matsuo, A. Kastberg, R. Calabrese, K. Jungmann, L. Willmann
  • 学会等名: 13th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electronic enhancement factor for nuclear Schiff moment in heavy-element molecules (2021)
  • 著者名/発表者名: Minori Abe, Takashi Tsutsui, Jorgen Ekman, Bhanu Das, Masahiko Hada
  • 学会等名: The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Prospect for the Precision Measurement of Transition Frequencies of Molecular Ions (2021)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Kajita
  • 学会等名: Meeting on 2nd International Summit on Optics, Photonics, and Laser Technologies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Frequency Standard in THz region using Molecular Ions (2021)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Kajita and Naoki Kimura
  • 学会等名: XXXIII General Assembly and Scientific Symposium (GASS) of the International Union of Radio Science
  • 国際学会
• [学会発表] Precision Measurement of Transition Frequencies of Molecular Ions (2021)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Kajita
  • 学会等名: International Meet & Expo on Lasers, Optics and Photonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フランシウム原子の電気双極子能率探索のための表面電離イオン源の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小澤直也、酒見泰寛、長濱弘季、中村圭祐、小高康照、鎌倉恵太、 上野秀樹、羽場宏光、早水友洋、大塚未来、高峰愛子、永瀬慎太郎、 田中香津生、青木貴稔、佐藤幹
  • 学会等名: 重元素核化学ワークショップ (ELPH研究会 C027)
• [学会発表] フランシウム原子の電子電気双極子能率探索のためのレーザー周波数安定化機構と光伝送系の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村圭佑、永瀬慎太郎、中下輝士、早水友洋、青木貴稔、長濱弘季、小澤直也、佐藤 幹、 山根風樹、深瀬実来、上原大祐、高峰愛子、酒見泰寛
  • 学会等名: 第82回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] 電子と原子核の相互作用に関連する3つの理論的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 阿部穣里
  • 学会等名: 2021年度日本放射化学会 第65回討論会
  • 招待講演
• [図書] Fundamentals of Analysis in Physics (2022)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Kajita
  • 総ページ数: 157
  • 出版者: Bentham Science Publishers