2022 Fiscal Year Annual Research Report
冷却分子の量子エンタングル状態を用いた電子EDM探索
| Project/Area Number |
22J23248
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
岡本 直大 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-22 – 2025-03-31
|
| Keywords | ストロンチウム / レーザー冷却 / 電気双極子能率 / 準安定状態 / 磁気光学トラップ / 実験核物理 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、電子電気双極子能率 (EDM) 測定の高感度測定に必要不可欠である、Sr原子の冷却に関する研究に取り組んだ。特に、Sr原子の従来の冷却方法における実験系の複雑さを回避するため、Sr原子冷却の簡便化に注力して研究を行った。
まず、我々が考えているSr原子冷却簡便化の要素技術の一つである、新しいレーザー周波数安定化法、BAVLLに関する研究成果を国際学会で発表した。
また、Sr原子冷却は超高真空 (10^(-7) Torr以下)という環境下で行う必要がある。その環境を作り出すための真空装置を従来のものよりも小型化させ、さらに性能評価を行った。その性能評価の結果より、原子冷却の手法である磁気光学トラップ (MOT)の実現に十分な真空度と原子ビーム流束を持つことがわかった。加えて、単に真空装置を小型化したのみならず、原子オーブンの工夫、原子を冷却前に減速する装置であるゼーマンスローワーの撤廃により、実験における運用の簡便化と省エネルギー化を実現した。
次に、光学系の簡便化に取り組んだ。従来の光学系は、周波数ロックのために真空装置を必要としており、これが系の巨大化、複雑化を招いていた。そこで、上述のBAVLLを光学系に取り入れることにより全体の系のサイズを格段に小さくすることに成功した。
また、電子EDMを高感度測定するために、周波数を高感度に測定する実験手法であるラムゼー共鳴を用いることを考えている。成果としては、量子エンタングル状態を用いることで、ラムゼー共鳴の不確かさが小さくなることを論文、学会で発表した。そして、Cs原子を用いてラムゼー共鳴の実証を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
光学系の簡便化は、これまでの配置や場所を一新する必要があったため時間がかかった。また、原子ビームの流量測定に想定外のバックグラウンドがあったので、これを取り去るために真空装置に工夫を施す必要があった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は、光学系の簡便化と真空装置の小型化、及び性能評価を行った。この実験系を用いて、まずは基底状態の磁気光学トラップ(MOT)の粒子数、温度、寿命を定量的に評価することにより、真空装置の性能評価をさらに裏付ける。その後、準安定状態(3P2)MOTのための外部共振器型半導体レーザー (ECDL)を作成し、準安定状態MOTを実現する。
|
-
[Journal Article] 量子エンタングル Fr 原子を用いた電子 EDM の量子センシング2022
Author(s)
青木貴稔、佐藤拓海、 岡本直大、鳥井寿夫、中村圭佑、永瀬慎太郎、長濱弘季、小澤直也、佐藤幹、中下輝士、山根風樹、松田恭幸、酒見泰寛、早水友洋、大塚未来、高峰愛子、上野秀樹、羽場宏光、田中香津生、原田健一、川村広和、井上壮志、内山愛子、畠山温、市川雄一、松尾由賀利, R.Sreekantham, B.Sahoo, B.Arora, A.Kastberg,
-
Journal Title
電気学会 電子回路研究会 ECT
Volume: 22
Pages: 043-17-22
Int'l Joint Research
-
[Presentation] ダークマター探索のためのCs原子の磁気光学トラップ2023
Author(s)
田中聡, 石川知輝, 河西壱輝, 岡本直大, 早水友洋, A. Kastberg, B. K. Sahoo, B. P. Das, 西野仁, 小野崇人, 羽場宏光, 東條賢, 酒見泰寛, 松尾由賀利, 鳥井寿夫, 青木貴稔
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会
-
-
[Presentation] Quantum sensing of the electron electric dipole moment using ultracold entangled Fr atoms2022
Author(s)
T. Aoki,R. Sreekantham,B. K. Sahoo,B.Arora,A. Kastberg,T. Sato,N. Okamoto,Y. Torii,T. Hayamizu,K. Nakamura,S. Nagase,M. Ohtsuka,H. Nagahama,N. Ozawa,M. Sato,T. Nakashita,K. Yamane,K. Tanaka,K. Harada,H. Kawamura,T. Inoue,A. Uchiyama,A. Hatakeyama,A. Takamine,H. Ueno,Y. Ichikawa,Y. Matsuda,Y. Matsuo,H. Haba,Y. Sakemi
Organizer
14th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2022)
Int'l Joint Research / Invited
