レーザーによるコヒーレントな原子核操作の実現ー原子核時計の創成と応用に向けて

使用激光实现相干核操纵——朝着核钟的创建和应用迈进

• 批准号: 21H04473
• 负责人: 吉村 浩司
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04473/
• 关键词: 原子核時計; トリウム; レーザーによる原子核操作; 真空紫外レーザー分光; 物理定位数の時間変化; 核共鳴散乱; イオントラップ; 物理定数の時間変化; レーザ－による原子核操作

本研究では、以下のような研究項目に対して、段階的かつ相互に連携しながら研究をすすめることにより、世界に先駆けてレーザー励起を達成し、コヒーレント な原子核操作を実現し、研究目的の達成を目指す。以下にそれぞれの研究内容について本年度の研究成果を述べる。【能動的アイソマーの生成法の進化による真空紫外光の観測】 本年度は，新たにウィーン工科大学が開発したトリウム229の濃度を高めた結晶を用い，X線モノクロメータをより高精度なものに変えることにより探索感度を向上させ，ベルギーのグループから最近報告された領域(140 nm~155 nm)でアイソマーからの脱励起の探索を行った。アイソマーの寿命に対応した最適な照射時間，測定時間(10分，30分)おいて，真空紫外光の探索を行ったところ，アイソマー生成がオンの状態からオフの状態を引いた差分にあきらかな過剰がみられ，また，X線のエネルギーを核共鳴散乱の共鳴エネルギー付近で変化させたところ，共鳴エネルギー付近でX線で観測したものと同様のピークを観測し，アイソマーからの脱励起光を強く示唆するデータが得られた。【化学状態に支配された229mTh 核壊変の解明】 能動的アイソマー生成法で用いる核共鳴散乱観測をより効率よく進めるための、トリウム標的を開発した。作成に使用した手法は「乾固法」で、従来の10倍程度の標的密度を有し、より効率よく、高精度で共鳴エネルギーを決定することが可能になった【イオントラップを用いた229Th 原子核時計基盤技術の確立】 開発したイオントラップ用の波長1088 nm, 690 nm, 984 nm の半導体レーザーを用いて，ウラン233の崩壊から生じるトリウム229のトラップを行い，その分光に成功し，その中にアイソマーの存在を示唆するデータが得られた。

在这项研究中，我们将以阶段和协作的方式促进研究，以实现激光激发，实现​​连贯的核操纵并通过开拓世界来实现研究目标。下面，我们将解释今年有关每个研究内容的研究结果。 [通过活跃的异构体生成方法的演变观察真空紫外线的光]今年，我们使用了由维也纳技术研究所开发的浓度增加的thor 229的晶体，并通过将X射线单色单色剂改善的搜索敏感性提高了搜索敏感性，以更高的精确度来搜索近距离的belgian组中的X射线搜索（140）（140）（140）（140）（140）。当搜索真空紫外线以获取与异构体寿命相对应的最佳辐照时间和测量时间（10分钟和30分钟）时，在异构体生成的ON和OFF状态之间发现了明显的过量。此外，当X射线能在核共振散射的谐振能量附近更换时，在谐振能量附近观察到了与X射线相似的峰，从而产生了数据，从而有很强的数据表明来自异构体的脱氧光。 [理解由化学状态控制的229个核衰减]我们已经开发了一个or靶靶，以更有效地执行活性异构体生成方法中使用的核共振散射观测值。用于生产的方法是“干燥方法”，该方法的目标密度约为先前模型的10倍，可以更有效，准确地确定共振能量。 [使用离子陷阱建立第229个核钟基本技术]使用半导体激光器，其波长为1088 nm，690 nm和984 nm，用于离子陷阱，我们将Thorium 229捕获，这是由于铀233的衰减而导致的，并成功地谱图，并暗示了其存在的Ismasers中存在的数据。

项目成果

トリウム229アイソマー状態からの脱励起真空紫外光探索に向けた高密度NRS標的開発

高密度NRS靶开发用于真空紫外光搜索钍229异构体状态的去激发

• 发表时间: 2023
• 作者: Masahiro Ibe;Shin Kobayashi;Yuhei Nakayama;and Satoshi Shirai;平木貴宏
• 通讯作者: 平木貴宏

ウィーン工科大学(オーストリア)

维也纳科技大学（奥地利）

固体原子核時計の実現へ向けた放射光X線を用いたトリウム229結晶の特性評価

使用同步加速器辐射 X 射线表征钍 229 晶体，以实现固态核钟

• 发表时间: 2023
• 作者: Muramatsu H.;Hayashi T.;Yuasa N.;Konno R.;Yamaguchi A.;Mitsuda K.;Yamasaki N. Y.;Maehata K.;Kikunaga H.;Takimoto M.;Nakamura K.;西道啓博;平木貴宏;Masahiro Takada;福永優太;Takahiro Nishimichi;平木貴宏;Masahiro Takada;高取沙悠理
• 通讯作者: 高取沙悠理

トリウム229アイソマー準位探索のための核共鳴散乱標的の開発

钍229异构体水平搜索核磁共振散射靶的研制

• 发表时间: 2023
• 作者: Muramatsu H.;Hayashi T.;Yuasa N.;Konno R.;Yamaguchi A.;Mitsuda K.;Yamasaki N. Y.;Maehata K.;Kikunaga H.;Takimoto M.;Nakamura K.;西道啓博;平木貴宏;Masahiro Takada;福永優太
• 通讯作者: 福永優太

トリウム229アイソマー状態からの脱励起に伴う真空紫外光の探索

寻找与钍229异构体状态去激发相关的真空紫外光

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡井晃一;Kjeld Beeks;藤本弘之;福永優太;管明;羽場宏光;原秀明;平木貴宏;稲垣新;小早川大貴;笠松良崇;北尾真司;小無健司;増田孝彦;宮本祐樹;笹尾登;Thorsten Schumm;瀬戸誠;重河優大;高取沙悠理;玉作賢治;植竹智;渡部司;渡部信;山口敦史;安田勇輝;依田芳卓;吉見彰洋;吉村浩司;吉村太彦
• 通讯作者: 吉村太彦