ＥＤＭ精密測定実験のための原子磁力計の開発研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24340052
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 吉見 彰洋 岡山大学, その他部局等, 准教授 (40333314)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 原子磁力計 / 非線形磁気光学効果 / 電気双極子モーメント

研究実績の概要

今年度は昨年度まで行ってきた Rb 原子の非線形磁気光学回転効果(NMOR)の研究を踏まえて、EDM測定実験を想定した静磁場 10 mG のもとでの NMOR型磁力計の適用に道筋をつけることに注力した。昨年度に行った連続レーザー光を用いたNMOR測定ではスペクトル幅 3.6 ms が得られており、Rb原子が100回程セル内壁に衝突する間基底状態のZeeman準位間のコヒーレンスを保っている状況を実現できていた。ただしこの実験系ではこの狭いスペクトル幅に対応する磁場 100 μG より小さい磁場領域でのみ高感度磁場測定が可能である。実際のEDM測定では 10 mG 程度の静磁場のもとで磁力計を動作させる必要があり、そのためにレーザー光の周波数に変調をかけて NMOR 測定を行う FM-NMOR 実験を実現させた。測定原理は Rb 原子の D1 吸収線波長を持つ狭線幅半導体レーザーのグレーティングを制御するピエゾ素子に外部からファンクションジェネレータで電圧変調を行い、周波数変調されたレーザー光を生成した。FM-NMOR スペクトルは静磁場を掃引する際に、ゼロ磁場以外にも変調周波数 Ωm に対応する有限磁場　B = 5.30 [mG] にも現れる。この 5.30 mG に現れたスペクトルの幅はゼロ磁場で観測される幅とほぼ同じ 3.8 [ms] であった。つまり、構築した FM-NMOR 実験系により EDM 測定で一般的に使用する静磁場強度において高感度磁場測定を実現することができたと言える。またスペクトルの回転角度と磁場との関係及びノイズスペクトルから、現状での磁場感度は 7 μG/√Hz であった。一方現状のスペクトルパラメータから算出されるショットノイズによる磁場感度の限界値は 30 pG/√Hz であり、スペクトルの S/N 比等、いくつかの改善を要するものの、EDM測定環境での有限磁場における高感度磁力計の実現に道筋を付けることができたと言える。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental search for the electron electric dipole moment with laser cooled francium atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, S. Ando, T. Aoki, H. Arikawa, S. Ezure, K. Harada, T. Hayamizu, T. Ishikawa, M. Itoh, K. Kato, H. Kawamura, A. Uchiyama, T. Aoki, A. Yoshimi et al.
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 231 ページ: 157-162
  • DOI: 10.1007/s10751-014-1100-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] EDM measurement in 129Xe atom using dual active feedback nuclear spin maser (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Ichikawa, Y. Ohtomo, Y. Sakamoto, S. Kojima, C. Funayama, T. Suzuki , M. Chikamori, E. Hikota, M. Tsuchiya, T. Furukawa, A. Yoshimi et al.
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 230 ページ: 147–153
  • DOI: 10.1007/s10751-014-1113-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search for EDM in 129Xe using active spin maser (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichikawaa, T. Sato, Y. Ohtomo, Y. Sakamoto, S. Kojima, T. Suzuki, M. Chikamori, E. Hikota, H. Miyatake, T. Nanao, K. Suzuki, M. Tsuchiya, T. Inoue, T. Furukawa, A. Yoshimi, C. P. Bidinosti, T. Ino, H. Ueno, Y. Matsuo, T. Fukuyama, K. Asahi
  • 雑誌名: Proceedings of 7th International Workshop on Fundamental Physics (FPUA2014) 巻: 1 ページ: 20-25
• [学会発表] フランシウムを用いた電子EDM探索に向けたルビジウム磁力計の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 内山愛子，井上壮志，青木隆宏，有川裕士，安藤峻，石川泰佑，伊藤正俊，加藤浩， 川村広和，坂本幸祐，早水友洋，原田健一，青木貴稔，旭耕一郎，吉見彰洋，酒見泰寛
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24