ボーズ凝縮・フェルミ縮退したイッテルビウム原子を用いた次世代光周波数標準の開発

使用玻色凝聚/费米简并镱原子开发下一代光频率标准

基本信息

批准号：
04J00225
负责人：
高須洋介
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、光格子中に捕獲された、ボーズ凝縮またはフェルミ縮退したイッテルビウム原子を用いて、全く新しい光周波数標準を開発することを目的として、研究を進めてきた。光格子中に捕獲された原子団は量子縮退程度まで冷却されると格子間でホッピングや近接原子との相互作用などが一般的に無視できなくなり、ボーズハバードモデル、もしくはハバードモデルにより記述されると考えられる。その際は、固体中での電子系のように相関の無視できない多体問題の物理現象を引き起こす。光格子中に捕獲された原子を分光などの手段を用いて、光周波数標準に応用するためには、このような物理を十分理解することが必要である。これらは本研究の遂行にはとても重要な鍵となるものであるが、世界的にみてもこれら研究はまだ始まったばかりであり、その物理は十分に解明されていない。そこで光格子中に捕獲された原子団の振る舞いを研究するために、非常に優れた実験装置を持っているスイス連邦工科大学チューリッヒ校に滞在し、Tilman Esslinger教授らと共同で三次元光格子に捕獲された原子団の研究を行った。その結果、フェルミ縮退領域まで十分冷やされたカリウム原子のフェルミ同位体を用いた実験において、相互作用を変化させることにより、光格子中に捕獲された原子の動的振る舞いを変化させることに成功した。これには多体問題としての原子相関が寄与していると可能性があり、非常に興味深い。

在这项研究中，我们一直在进行研究，目的是利用光学晶格中捕获的玻色凝聚或费米简并镱原子开发一种全新的光学频率标准。当光学晶格中捕获的原子团冷却到量子简并水平时，晶格间的跳跃和与邻近原子的相互作用通常不能被忽略，并且可以通过玻色-哈伯德模型或哈伯德模型来描述。在这种情况下，就会出现诸如固体电子系统等不可忽视相关性的多体问题等物理现象。为了利用光谱学等手段将光学晶格中捕获的原子应用于光学频率标准，有必要充分理解这种物理现象。这些都是开展这项研究非常重要的关键，但即使从全球角度来看，这些研究才刚刚开始，它们的物理原理还没有完全阐明。因此，为了研究光学晶格中捕获的原子团的行为，我留在了拥有优良实验设备的瑞士苏黎世联邦理工学院，与Tilman Esslinger教授等人合作，创建了三维光学晶格。对捕获的原子团进行了研究。结果，在使用已充分冷却到费米简并区的钾原子的费米同位素的实验中，他们成功地通过改变相互作用来改变被困在光学晶格中的原子的动态行为。原子相关性作为多体问题有可能促成这一点，这是非常有趣的。