冷却フランシウム原子による電子の永久電気双極子能率探索

使用冷却钫原子寻找电子的永久电偶极子效率

基本信息

批准号：
13J10612
负责人：
早水友洋
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザー冷却フランシウム（Fr）原子を用いた次世代電子電気双極子能率(EDM)探索の実験技術確立に向けて、昨年度のトラップ技術の開発に続き、本年度は測定技術を確立するための研究を行った。電子EDMの測定上限値更新に必要な1 μHzの周波数測定精度を可能とするため、原子の精密分光法であるラムゼー共鳴の開発を行った。Frと化学的性質が同じである安定な87Rb原子を冷却し、基底状態の超微細構造間F = 1 ～ F = 2に6.8 GHzのマイクロ波を照射することで、ラムゼーフリンジを観測した。ここでは、磁気光学トラップ(MOT)によって冷却・蓄積されたRb原子を、トラップ光と四重極磁場を切ることで解放し、この冷却原子集団にポンピング光を入射してF = 1の状態に原子を揃え、20 μsのマイクロ波パルスを時間間隔Tで2回照射した。そのうえで、マイクロ波の照射前後のF = 2の原子によるプローブ光の吸収強度を観測した。結果、T = 300 μsでのラムゼーフリンジの観測に成功するとともに、Tを長くすることでフリンジ間隔が細くなり、周波数の分解能が向上する様子が観測された。今後、前年度に開発を行った光双極子力トラップ(ODT)と組み合わせることでTを伸ばし、さらなる周波数分解能向上を目指す。さらに2年間の開発を通じて得られたパラメータをもとに、210Fr原子をODTで捕獲しながらEDM測定を行った場合に生じると予測される系統誤差について定量的な計算を行った。この結果、この測定系における特徴的な問題として、ODTのレーザー光に起因するACシュタルクシフトの偏光の揺らぎと、捕獲された冷却原子同士の衝突シフトの不確かさが、実験の系統誤差に影響することを示した。このように冷却原子を用いたEDM探索に必要な測定技術を開発し、様々な系統誤差を具体的に見積もることで、研究を大きく進展させた。

继去年开发了陷阱技术之后，今年我们将进行测量技术的研究，以建立利用激光冷却钫（Fr）原子探索下一代电子电偶极子效率（EDM）的实验技术。为了实现1μHz的频率测量精度，这是更新电子EDM测量上限所必需的，我们开发了拉姆齐共振，一种精密原子光谱方法。拉姆齐条纹是通过冷却与 Fr 具有相同化学性质的稳定 87Rb 原子，并在基态超精细结构之间照射 F = 1 和 F = 2 之间的 6.8 GHz 微波来观察的。在这里，通过切断捕获光和四极磁场，通过磁光陷阱（MOT）冷却和积累的 Rb 原子被释放，并且泵浦光应用于该冷却的原子群，使其进入 F = 1 状态。原子排列并以时间间隔 T 照射两个 20 μs 的微波脉冲。然后，我们观察了微波照射前后F=2原子对探测光的吸收强度。结果，我们成功地在T=300μs时观察到拉姆齐条纹，并观察到通过增加T，条纹间距变窄，频率分辨率提高。未来，我们的目标是通过与去年开发的光学偶极力陷阱（ODT）相结合来扩展T并进一步提高频率分辨率。此外，根据两年开发获得的参数，我们定量计算了在用ODT捕获210Fr原子时进行EDM测量时预计会出现的系统误差。结果表明，作为该测量系统的一个特征问题，ODT激光引起的AC斯塔克位移的偏振波动以及捕获的冷原子之间的碰撞位移的不确定性影响了实验的系统误差。通过这种方式，我们开发了使用冷原子进行电火花加工探索所需的测量技术，并通过专门估计各种系统误差，在我们的研究中取得了重大进展。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

フランシウムを用いた電子EDM探索のための光双極子トラップ

使用钫进行电子 EDM 搜索的光学偶极子陷阱

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
早水友洋; 原田健一; 江連咲紀; 青木貴稔; 川村広和; 井上壮志; 伊藤正俊; 加藤智洋; 佐藤智哉; 有川裕士; 安藤峻; 石川泰佑; 加藤浩; 青木隆宏; 内山愛子; 今井憲一; 清水康弘; Huliyar S; Nataraj; 畠山温; 畑中吉治; 古川武; 村上哲也; 吉田英智; 若狭智嗣; 酒見泰寛
通讯作者：
酒見泰寛

Radioactive ion beam transportation for the fUndamental symmetry study with laser trapped atoms arch for a permanent EDM using laser cooled radioactive atom

放射性离子束传输，用于利用激光捕获原子拱进行基本对称性研究，以使用激光冷却放射性原子进行永久电火花加工

DOI：
10.1063/1.4852218
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Arikawa; S. Ando; T. Aoki; S. Ezure; K. Harada; T. Havamizu; T. Inoue; T. Ishikawa; M. Itoh; H. Kawamura; K. Kato; T. Kato; A. Uchiyama; T. Aoki; T. Furukawa; A. Hatakeyama; K. Hatanaka; K. Imai; T. Murakami; H. S. Nataraj; T. Sato; Y. Shimizu; T. Waka
通讯作者：
T. Waka

Laser cooled francium factory for the electron electric dipole moment search

用于电子电偶极矩搜索的激光冷却钫工厂

DOI：
10.7566/jpscp.1.013065
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Hayamizu; H. Arikawa; S. Ezure; K. Harada; T. Inoue; TIshikawa; M. Itoh; T. Kato; H. Kawamura; T. Sato; S. Ando; T. Aoki; A. Uchlyama; T. Aoki; T. Furukawa; A. Hatakeyama; K. Hatanaka; K. Imai; TMurakami; H. S. Natarj; Y. Shimizu; T. Wakasa; H. P. Yosh
通讯作者：
H. P. Yosh

電子EDM探索に向けた冷却原子を用いたラムゼーフリンジの観測

使用冷原子观察拉姆齐条纹进行电子 EDM 搜索