ハイブリッド光トラップにおける極低温アルカリ原子とSr原子混合系の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25287100
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 青木 貴稔 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (30328562)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶田 雅稔 国立研究開発法人情報通信研究機構, 新世代ネットワーク研究センター, 主任研究員 (50359030)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 光トラップ / レーザー冷却 / 蒸発冷却 / 極低温原子混合系 / 冷却分子

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srの同時量子縮退実現を目指すため、ハイブリッド光トラップを行うことや、その後の冷却分子研究について理論面からも研究を行うことを目的としている。
689nmのレーザー冷却に成功したことと、レーザーパワーの改善について学会発表を行った。その後、レーザーの周波数安定化の改善を行い、特に振動揺らぎの効果の除去に成功し、ハイパワーかつ周波数安定な光源システムを構築することができた。
Sr用のレーザー光の周波数安定化に必要なガルバノセルについて、準安定状態でmodulation transfer分光を行った。その上、2種類のバッファガスでガス圧を下げたときに、さらに信号を大きくすることに成功し、学会発表を行った。これにより、準安定状態からのリポンプ遷移の周波数安定化を行うことができる。

また、応用である電子EDM探索についても、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srから成るFrSr分子について国際会議で発表し、その基礎となるFrについて学会発表や論文発表を行った。特にFrについては、インドのSahoo先生との国際共同研究により、光トラップ中でのアナポールモーメントの測定方法について研究し、論文発表を行った。
分担者の梶田氏は、窒素分子の数種類の振動回転遷移周波数の到達可能な精度について解析し論文にまとめた。その一方で、微小原子時計の周波数安定度を与えるための条件を解析し、論文を準備しているところである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

光源システムの周波数安定化の改良に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

レーザー強度の大幅な改善ができたこと、および周波数安定化の改善を受け、原子数、キャプチャー速度、リポンプ効率の改善を行う。そして、単一周波数でのレーザー冷却を行うことで、温度1マイクロK程度かそれ以下へと冷却し、ハイブリッド光トラップへと移行する。
分担者の梶田氏は、分子の振動回転遷移周波数の精密計測実験で行われるようにNICT内の実験研究者、東京大学、上智大学、などと協力していく。その一方で、微小原子時計の正確さを制限する要素を検討、実用化に向けて貢献する。また、精密計測が物理学に与える貢献について電気学会誌で特集号を出版する。

Causes of Carryover

前倒し請求した分を無理には使いきらなかったため

Expenditure Plan for Carryover Budget

物品費として用いる

Research Products

• [Int'l Joint Research] PRL(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: PRL
• [Journal Article] Enhanced spin-dependent parity-nonconservation effect in the 7s^2_S1/2 → 6d^2D_5/2 transition in Fr: A possibility for unambiguous detection of the nuclear anapole moment (2016)
  • Author(s): B. K. Sahoo, T. Aoki, B. P. Das, and Y. Sakemi
  • Journal Title: Phys. Rev. A Volume: 93 Pages: 032520-1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.93.032520
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Laser frequency locking with 46 GHz offset using electro-optic modulator for magneto-optical trapping of francium atoms (2016)
  • Author(s): K. Harada, T. Aoki, S. Ezure, K. Kato, T. Hayamizu, H. Kawamura, T. Inoue, H. Arikawa, T. Ishikawa, T. Aoki, A. Uchiyama, K. Sakamoto, S. Ito, M. Itoh, S.Ando, A.Hatakeyama, K. Hatanaka, K. Imai, T. Murakami, H. S. Nataraj, Y. Shimizu, T. Sato, T. Wakasa, H. P. Yoshida, and Y. Sakemi
  • Journal Title: Appl. Opt. Volume: 55 Pages: 1164-1169
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1364/AO.55.001164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a Magneto-Optical Trap System of Francium Atoms for the Electron Electric-Dipole-Moment Search (2016)
  • Author(s): K. Harada, T. Aoki, K. Kato, H. Kawamura, T. Inoue, T. Aoki, A. Uchiyama, K. Sakamoto, S. Ito, M. Itoh, T. Hayamizu, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, T. Wakasa, and Y. Sakemi
  • Journal Title: J. Phys.:Conf. Ser. Volume: 691 Pages: 012017-1-7
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/691/1/012017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Towards the Measurement of the Electric-Dipole Moment of Radioactive Francium using Laser-Cooling and Trapping Techniques (2015)
  • Author(s): Hirokazu Kawamura, S. Ando, T. Aoki, H. Arikawa, S. Ezure, K. Harada, T. Hayamizu, T. Inoue, T. Ishikawa, M. Itoh, K. Kato, A. Uchiyama, T. Aoki, T. Furukawa, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, K. Imai, T. Murakami, H. S. Nataraj, T. Sato, Y. Shimizu, T. Wakasa, H. P. Yoshida, and Y. Sakemi
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 030068-1-4
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.6.030068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Magnetometer Based on the Nonlinear Magneto-Optical Rotation Effect Toward the Measurement of the Electron Electric Dipole Moment (2015)
  • Author(s): Takeshi 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, K. Asahi, T. Furukawa, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, K. Imai, T. Murakami, H.S. Nataraj, T. Sato, Y. Shimizu, T. Wakasa, A. Yoshimi, H.P. Yoshida, and Y. Sakemi
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 030070-1-4
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.6.030070
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Laser Light Sources for Trapping Radioactive Francium Atoms Toward Tests of Fundamental Symmetries (2015)
  • Author(s): Ken-ichi Harada, S. Ezure, T. Hayamizu, K. Kato, H. Kawamura, T. Inoue, H. Arikawa, T. Ishikawa, T. Aoki, A. Uchiyama, M. Itoh, S. Ando, T. Aoki, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, K. Imai, T. Murakami, Y. Shimizu, T. Sato, T. Wakasa, H. P. Yoshida, and Y. Sakemi
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 030128-1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.6.030128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental search for the electron electric dipole moment with laser cooled francium atoms (2015)
  • Author(s): 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, K. Asahi, T. Furukawa, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, K. Imai, T. Murakami, H.S. Nataraj, T. Sato, Y. Shimizu, T. Wakasa, H.P. Yoshida, A. Yoshimi, and Y. Sakemi
  • Journal Title: Hyperfine Interact. Volume: 231 Pages: 157-162
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10751-014-1100-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N2+ quadrupole transitions with small Zeeman shift (2015)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Journal Title: Phys. Rev. A Volume: 92 Pages: 043423-1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.92.043423
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] フランシウム源開発に向けたイットリウムからのアルカリ原子の光誘起脱離 (2016)
  • Author(s): 加藤浩, 山口阿弓, 熊谷瞭, 原田健一, 畠山温, 早水友洋, 坂本幸祐, 川村広和, 井上壮志, 青木隆宏, 内山愛子, 伊藤沙希, 青木貴稔, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 電子EDM探索に向けた光双極子トラップ中の捕獲効率の向上 (2016)
  • Author(s): 坂本幸祐, 原田健一, 青木貴稔, 早水友洋, U.Dammalapati, 加藤浩, 青木隆宏, 伊藤沙希, 井上壮志, 内山愛子, 川村広和, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] レーザー冷却フランシウム原子による電子EDM探索に向けた電場印加システムの開発 (2016)
  • Author(s): 井上壮志, 石川泰佑, 内山愛子, 原田健一, 川村広和, 早水友洋, 加藤浩, 青木隆宏, 坂本幸祐, 伊藤沙希, 青木貴稔, 酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] フランシウム原子を用いた電子EDM探索に向けたルビジウム磁力計の研究 (2016)
  • Author(s): 内山愛子, 井上壮志, 青木隆宏, 伊藤沙希, 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
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 窒素分子イオン四重極遷移周波数の精密計測 (2016)
  • Author(s): 梶田雅稔
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] Search for the electron EDM using ultracold FrSr molecules in an optical dipole trap (2015)
  • Author(s): T. Aoki, N. Soya, S. Kumai, H. Nagasawa, Y. Torii, M. Abe, T. Tsutsui, S. Watanabe, G. Gopakumar, M. Hada, M. Kajita, K. Harada, T. Hayamizu, S. Ezure, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Inoue, H. Arikawa, T. Ishikawa, K. Kato, T. Aoki, A. Uchiyama, H. S. Nataraj, M. Itoh, S. Ito, S. Ando, T. Sato, and Y. Sakemi
  • Organizer: 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理研（埼玉県・和光市）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of the magneto-optical trap system for radioactive francium atoms toward an electron electric dipole moment search (2015)
  • Author(s): K. Harada, T. Aoki, K. Kato, K. Sakamoto, T. Hayamizu, H. Kawamura, T. Inoue, T. Aoki, A. Uchiyama, S. Ito, M. Itoh, A. Hatakeyama, and Y. Sakemi
  • Organizer: 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理研（埼玉県・和光市）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Light induced desorption of alkali atoms from OTS-coated glass and yttrium metal for an electron electric dipole moment search (2015)
  • Author(s): Ko Kato, Ayumi Yamaguchi, Ryo Kumagai, Ken-ichi Harada, Atsushi Hatakeyama, Tomohiro Hayamizu, Kousuke Sakamoto, Hirokazu Kawamura, Takeshi Inoue, Takahiro Aoki, Aiko Uchiyama, Saki Ito, Takatoshi Aoki, and Yasuhiro Sakemi
  • Organizer: 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理研（埼玉県・和光市）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observation of Ramsey fringes toward development of high-sensitivity magnetometer using alkali atoms in an optical lattice (2015)
  • Author(s): Kosuke Sakamoto, K. Harada, T. Hayamizu, K. Kato, T. Aoki, S. Ito1,T. Inoue, A. Uchiyama, H. Kawamura, N. Sekiguchi, A. Hatakeyama, T. Aoki and Y. Sakemi
  • Organizer: 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理研（埼玉県・和光市）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Precise measurement of N2+ vibrational transition frequency - toward the test of variation in mp/me (2015)
  • Author(s): Masatoshi Kajita
  • Organizer: 8th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2015)
  • Place of Presentation: 理研（埼玉県・和光市）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] 冷却フランシウム原子によるEDM探索技術の開発 (2015)
  • Author(s): 酒見泰寛，青木隆宏，原田健一，早水友洋，井上壮志，伊藤正俊，伊藤沙希，加藤浩，川村広和，坂本幸祐，内山愛子，Lars KOEHLER，青木貴稔，畠山温，畑中吉治，村上哲也，若狭智嗣
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市住吉区）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [Presentation] ホローカソードランプを用いたSr原子のmodulation transfer分光 (2015)
  • Author(s): 早川悠介，青木貴稔，鳥井寿夫
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] フランシウム源開発に向けたアルカリ原子の光誘起脱離 (2015)
  • Author(s): 加藤浩，原田健一，早水友洋，川村広和A，井上壮志A，青木隆宏，内山愛子，坂本幸祐，伊藤沙希，伊藤正俊，畠山温，青木貴稔，畑中吉治，若狭智嗣，酒見泰寛
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 極低温LiSr分子生成に向けたSr原子の異重項間遷移レーザー冷却 (2015)
  • Author(s): 熊井翔，征矢直記，青木貴稔，酒見泰寛，鳥井寿夫
  • Organizer: 日本物理学会 秋の分科会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] Ultracold Sr atoms toward the search for the electron-EDM using ultracold FrSr molecules (2015)
  • Author(s): T. Aoki, N. Soya, S. Kumai, H. Nagasawa, Y. Torii, K. Harada, T. Hayamizu, K. Kato, K. Sakamoto, H. Kawamura, T. Aoki, T. Inoue, A. Uchiyama, H. S. Nataraj, M. Itoh, Y. Sakemi, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, T. Wakasa, M. Abe, G. Gopakumar, M. Hada, and M. Kajita
  • Organizer: The 22st International Conference on Laser Spectroscopy (ICOLS 2015)
  • Place of Presentation: セントーサ島（シンガポール）
  • Year and Date: 2015-06-28 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Frequency locking with 46 GHz offset for magneto-optical trapping of francium atoms toward electron electric dipole moment search (2015)
  • Author(s): K. Harada, T. Aoki, K. Kato, T. Hayamizu, H. Kawamura, T. Inoue, T. Aoki, A. Uchiyama, K. Sakamoto, M. Itoh, A. Hatakeyama, K. Hatanaka, T. Wakasa, and Y. Sakemi
  • Organizer: The 22st International Conference on Laser Spectroscopy (ICOLS 2015)
  • Place of Presentation: セントーサ島（シンガポール）
  • Year and Date: 2015-06-28 – 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 精密計測による電子EDM探索 (2015)
  • Author(s): 青木貴稔、熊井翔、征矢直記、早川悠介、長澤仁、鳥井寿夫、原田健一，早水友洋，江連咲紀，川村広和，井上壮志，青木隆宏，加藤浩，内山愛子， 伊藤正俊，酒見泰寛， 古川武，畠山温，畑中吉治，吉田英智，今井憲一，村上哲也， H. S. Nataraj，佐藤智哉，清水康弘，若狭智嗣，阿部穣里、G. Gopakumar、波田雅彦、梶田雅稔
  • Organizer: 第7回光領域および精密周波数発生の回路技術調査専門委員会
  • Place of Presentation: 産総研（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2015-06-25 – 2015-06-25
  • Invited
• [Book] 現代物理学の謎は原子時計で解決される (2015)
  • Author(s): 梶田雅稔
  • Total Pages: 84
  • Publisher: 風詠社