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。

进行了这项研究，目的是使用玻色符合或费米降解的Ytterbium原子来开发全新的光学频率标准。当将光学晶格中捕获的原子群冷却至量子退化的程度时，通常不再可忽略地与晶格之间的相邻原子相互作用，并认为它将由Bose Hubbard模型或Hubbard模型描述。在这种情况下，多体问题的物理现象，例如固态中的电子系统，是由非负相关引起的。为了使用光谱法等方法将光学晶格中捕获的原子应用于光学频率标准，有必要充分理解此类物理。这些是实施这项研究的非常重要的关键，但是即使看着世界，这些研究仍在他们的早期，并且尚未完全了解其物理学。为了研究在轻晶格中捕获的原子群体的行为，我住在苏黎世瑞士联邦技术学院，该学院拥有出色的实验设备，并与蒂尔曼·埃斯林格（Tilman Esslinger）教授和其他教授合作，我研究了在三维轻度晶格中捕获的原子群。结果，在使用已充分冷却到费米退化区域的钾原子的费米同位素的实验中，相互作用发生了变化，并且成功改变了在光载中捕获的原子的动态行为。这很有趣，因为由于多体问题有助于原子相关性。