Search for the time-variation of the fundamental physical constant by long-term operation of an optical lattice clock using a light-controlled slow atomic beam source

通过使用光控慢原子束源的光学晶格钟的长期运行来搜索基本物理常数的时间变化

• 批准号: 22K04942
• 负责人: 安田 正美
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04942/
• 关键词: 光格子時計; 基礎物理定数の恒常性; 光制御型低速原子線源; 長期連続運転

原子時計の終わることのない高精度化の動機として、時間標準の高度化と並び、標準理論の検証や暗黒物質探索など基礎物理学への貢献が挙げられる。特に、超微細構造定数などの基礎物理定数の恒常性検証のために、異種原子の時計遷移の周波数比を長期間にわたり高精度に測定する必要がある。また、2030年頃に予定されている秒の再定義に向けて、光時計による国際原子時の定期的な校正を着実に実施していくことが求められている。これらの観点から、光格子時計の長期連続運転のための障害のひとつとなっていた原子線シャッター等の機械的可動部を排除するために、申請書独自の考案による光制御型低速原子線源の光格子時計への実装を本研究課題のマイルストーンとして設定している。特に、この原子線源動作の信頼性向上を目指す観点から、酸化イッテルビウムの光解離反応機構の解明のために、本年度においては、表面形状の良く定義された酸化イッテルビウム試料の作成を行った。このために、粉末試料のプレス機を設計・製作し、種々の環境条件や圧縮条件において試作を行い、ある条件下において、期待する良く表面状態の定義された酸化イッテルビウム資料を作成した。それと並行して、時間周波数国家標準UTC(NMIJ)の堅牢化、及び、高度化を実施した。具体的には、無停電電源装置更新、並びに、原振の水素メーザー交換である。これにより、信頼性向上とともに、光格子時計の周波数測定の短期および長期安定度が改善されることとなった。

永无止境，高精度原子钟的动机是时间标准的进步，以及对基本物理学的贡献，例如验证标准理论和寻找暗物质。特别是，为了验证基本物理常数（例如超细结构常数）的体内平衡，有必要在很长一段时间内以很高的精度测量杂原子的时钟过渡的频率比。此外，为了重新定义计划在2030年左右的秒数，有必要使用光学时钟对国际原子时间进行定期校准。从这些角度来看，为了消除机械运动部件，例如原子射线百叶窗，这是光学晶格时钟长期连续运行的障碍之一，该应用程序的原始设计已在光学晶格时钟上实施，作为该研究主题的里程碑。特别是，为了提高原子源操作的可靠性，以阐明氧化氧化物Ytterbium Ytterbium的光解离反应机理，今年，准备了具有明确定义的表面形状的Ytterbium氧化物样品。为此，我们为粉末样品设计和制造了压力机，在各种环境和压缩条件下进行了试验生产，并创建了具有明确定义的表面状态的YTTERBIUM氧化物材料，该材料在某些条件下预期。同时，实施了时频国家标准UTC（NMIJ）的稳健性和精致。具体而言，这是不可破坏的电源更新，也是原始主轴的氢麦克的替换。这可以提高可靠性，并提高了光学晶格时钟频率测量的短期和长期稳定性。

项目成果

Robust Yb optical lattice clock for contributing to International Atomic Time

坚固耐用的镱光学晶格钟为国际原子时做出贡献

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙須賀友香・堀内宏明・奥津哲夫;堀内 宏明・石田 ことみ・小島 優樹・奥津 哲夫;腰越依紗那・堀内宏明・奥津哲夫;腰越依紗那・堀内宏明・奥津哲夫;Masami Yasuda
• 通讯作者: Masami Yasuda