間欠帰還型能動核スピンメーザーの開発による超高精度スピン歳差周波数測定とその応用

间歇反馈主动核自旋脉塞超高精度自旋进动频率测量及其应用

基本信息

批准号：
17K14310
负责人：
佐藤智哉
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

スピン歳差周波数の精密測定が原子の永久電気双極子能率やアクシオン様暗黒物質の探索など基礎物理学へ応用出来ることに着目し、静磁場下での核スピン歳差運動観測を、緩和時間による制限を超えて半永久的に可能とする「能動帰還型核スピンメーザー」の高度化を行った。本研究ではメーザー周波数測定における系統誤差を低減するための新たな方式として「間欠帰還方式」を考案し、これを導入したメーザーを開発した。間欠帰還方式とは、これまで同時に行っていたスピン歳差観測と、歳差維持のための帰還磁場印加を時間的に分離し交互に繰り返す方式である。これによって、帰還磁場が偏極Rb原子を用いたキセノン核スピン運動の観測過程に与える影響を取り除き、より正確な帰還磁場印加を行いメーザー周波数系統誤差を抑制する。平成30年度は、昨年度に開発した間欠帰還型Xe-129/Xe-131二核種同時核スピンメーザーを用いてその性能評価を行った。メーザー周波数の運転パラメーター（磁場、温度、レーザー周波数・強度、帰還磁場強度等）依存性測定を行い、それぞれのパラメーターの変動がメーザー周波数にどの程度影響するか解析した。従来型の能動帰還型メーザーにおいては、二核種メーザー周波数の同時測定・比較を行ってもなお残る、Xeスピン交換光ポンピング用レーザー光の強度変化の影響が問題となっていた。実験の結果これが大幅に低減されることが分かり、間欠帰還方式により従来型メーザーの限界が突破できる可能性が示された。

着眼于自旋进动频率的精确测量可以应用于寻找原子永久电偶极子效率和寻找类轴子暗物质等基础物理，我们研究了自旋进动频率下的核自旋进动观测。我们开发了利用弛豫时间的静磁场，突破了限制，可以半永久性地使用“主动返回型核自旋脉泽”。在这项研究中，我们设计了一种称为“间歇反馈法”的新方法来减少微波激射频率测量中的系统误差，并开发了一种采用该方法的微波激射器。间歇反馈法是一种将先前同时进行的自旋进动的观测和用于维持进动的返回磁场的施加在时间上分开并交替重复的方法。这消除了反馈场对利用极化Rb原子观测氙核自旋运动过程的影响，应用了更精确的反馈场，抑制了微波激射频率系统误差。 2018财年，我们评估了去年开发的间歇反馈Xe-129/Xe-131双核素同时核自旋脉泽的性能。我们测量了微波激射频率对工作参数（磁场、温度、激光频率/强度、返回磁场强度等）的依赖性，并分析了每个参数的波动对微波激射频率的影响程度。在传统的主动反馈微波激射器中，即使在同时测量和比较两种核素微波激射器频率之后，Xe自旋交换光泵浦激光束的强度变化的影响仍然是一个问题。实验表明，这种情况可以显着减少，这表明间歇反馈方法或许能够克服传统微波激射器的限制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

University of Winnipeg(カナダ)

温尼伯大学（加拿大）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Development of co-located 129Xe and 131Xe nuclear spin masers with external feedback scheme

开发具有外部反馈方案的同位 129Xe 和 131Xe 核自旋微波激射器

DOI：
10.1016/j.physleta.2017.12.003
发表时间：
2018
期刊：
Physics Letters A
影响因子：
2.6
作者：
T. Sato;Y. Ichikawa;S. Kojima;C.Funayama;S. Tanaka;T. Inoue;A. Uchiyama;A. Gladkov;A. Takamine;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Suzuki;M. Tsuchiya;T. Furukawa;A. Yoshimi;C.P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yoshin
通讯作者：
N. Yoshin

Co-existing Xe-129 and Xe-131 masers with active feedback scheme for Xe atomic EDM search

共存的 Xe-129 和 Xe-131 微波激射器，具有用于 Xe 原子 EDM 搜索的主动反馈方案

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Sato ,Y. Ichikawa;A. Takamine;A. Gladkov;T. Inoue;A. Uchiyama; S. Kojima;C. Funayama;S. Tanaka;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Furukawa;A. Yoshimi;C. P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yosh;佐藤智哉;T. Sato
通讯作者：
T. Sato

能動帰還型核スピンメーザーを用いたスピン歳差周波数測定における誤差とその低減

使用主动反馈核自旋微波激射器进行自旋进动频率测量的误差及其减少

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Sato ,Y. Ichikawa;A. Takamine;A. Gladkov;T. Inoue;A. Uchiyama; S. Kojima;C. Funayama;S. Tanaka;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Furukawa;A. Yoshimi;C. P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yosh;佐藤智哉
通讯作者：
佐藤智哉

Atomic EDM searches in RIKEN

RIKEN 中的原子 EDM 搜索

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Sato ,Y. Ichikawa;A. Takamine;A. Gladkov;T. Inoue;A. Uchiyama; S. Kojima;C. Funayama;S. Tanaka;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Furukawa;A. Yoshimi;C. P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yosh;佐藤智哉;T. Sato;T. Sato
通讯作者：
T. Sato