トリウム229アイソマーからの脱励起光直接観測実現へ向けた超伝導転移端センサの開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20371
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 高取 沙悠理 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 学振特別研究員PD (90963348)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: トリウム229 / 真空紫外光 / 原子核時計

研究成果の概要

トリウム229原子核はレーザー光で励起可能なエネルギー領域に第一励起準位(アイソマー準位)を持つことから、レーザーを用いた原子核時計の実現が期待される。本研究ではトリウム229をレーザー励起する上で長年の課題であったトリウム229のアイソマー準位のエネルギー不定性を解決すべく、放射光X線を用いトリウム229のアイソマー準位を生成する独自の励起手法によりアイソマー準位からの脱励起光の直接探索を行なってきた。検出系システムのアップデートを行い、最終年度ではアイソマー準位からの脱励起真空紫外光の直接検出により、トリウム229アイソマー準位のエネルギーと寿命を決定するに至った。

自由記述の分野

宇宙物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

トリウム229は極低のアイソマー準位を持つことからレーザー光で励起可能な唯一の原子核であり、この極低の準位を応用したトリウム229原子核時計は、将来的に基礎物理から社会実用までの様々な応用が期待される。レーザー光による原子核操作を可能にする為にはトリウム229のアイソマー準位のエネルギーや寿命の情報が必要だが、この不定性が大きいことがこれまでレーザー励起を実現する上での長年の課題であった。そのため脱励起光の直接観測によりトリウム229のアイソマー準位のエネルギーや寿命を決定した本研究は、トリウム229のレーザー光励起へ向けた重要なマイルストーンの達成に貢献したと言える。