2017 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring temporal variation of the fine structure constant using single-ytterbium-ion optical clocks
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26287092
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
杉山 和彦 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10335193)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / 物理定数 / イオントラップ / 周波数標準 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単一イッテルビウムイオン(Yb+)を用いた光時計構築に向けて, 2方向から冷却レーザーを導入できるように改良した2台目のトラップ装置を用いて, 単一イオンの時計遷移分光の改良を進めた。観測しやすい単一174Yb+ 2S1/2－2D5/2遷移を用いて研究をすすめた. 単一イオンの時計遷移スペクトルには多数のサイドバンドが観測され, 昨年度は軸対称性が破綻していることを突き止めた. さらに解析を進めたところ, トラップポテンシャルのより一般的なひずみ, すなわち, トラップの非線形性から生じるイオンの非線形振動が多数のサイドバンドの原因であることが明らかになった。非線形振動は, イオンがトラップ中心から離れるほど顕著になる。一方、不要な静電場によってイオンがトラップ中心からずれると, トラップに用いている高周波電場が大きくなるため、マイクロ運動とよばれるこの電場による振動も大きくなる。したがって、不要静電場を打ち消してマイクロ運動の最小化を進めるとイオンの位置がトラップ中心に近くなり、サイドバンドの数と大きさも同時に小さく少なくなると予想した。これまで1本の冷却レーザーで測定できる1方向のみのマイクロ運動を最小化して分光実験を進めてきたが, 今年度は2方向の冷却レーザーを用いて最小化した後に, トラップポテンシャルを振幅変調して3次元とも最小化を進めた. その結果、予想通りサイドバンドの数と大きさが低下し, 仮説が裏付けられた. この結果は, 2次のドップラーシフトや近傍サイドバンドによるキャリアスペクトルの変形など, イオンの運動に伴い発生する不確かさの低減に直結する. 今後は, 初代のトラップ装置でも3次元のマイクロ運動最小化を行い, 時計遷移スペクトルへのレーザーの安定化、不確かさ評価, 光周波数比計測へと進める.
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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