Vector potential modulation of optical-pumped spin-polarized atoms

アハラノフ・ボーム効果により、その場所に磁界が無くても、電子波の位相を変化させることができることから、ベクトルポテンシャルは量子力学において重要な役割を担っている。二重入れ子構造のベクトルポテンシャルコイルを原子磁力計に組み込み、ベクトルポテンシャルを印加したときの信号の変化を調べ、ベクトルポテンシャル計測器の実現を目指している。我々は、均一なベクトルポテンシャルと磁場の両方を発生できるヘルムホルツ型のコイルを数値シミュレーションによって設計した。そのコイルを製作し、原子磁力計に組み込んだ。磁場またはベクトルポテンシャルを原子磁力計に印加した時の交流周波数特性を比較したところ、磁場応答が周波数の増加とともに減少するのに対し、ベクトルポテンシャル応答はその逆であった。磁場とベクトルポテンシャルは全く異なる周波数応答を示しており、ベクトルポテンシャルの実験に漏洩磁場が混入したとしても、主因にはならない。このことから、原子磁力計によって、交流のベクトルポテンシャルを磁場と区別して計測できることを初めて実証した。さらに、ベクトルポテンシャルの高い透過性を示すために、二重半円形の超伝導ベクトルポテンシャルコイルを作成した。鉛チューブの中にベクトルポテンシャルコイルを封入し、磁束が外部に漏れないようにした。さらにベクトルポテンシャルコイルのコアに異なる透磁率の材料を使用して、コア内に発生する磁束を変化させた。二次コイルも鉛チューブの中に封入し、二次コイルのループ内に磁束が存在しないような構造のトランスを作成して、4.2 Kで１次側と２次側の結合を調べた。コアの透磁率には影響を受けず、周波数に比例する結合が観測された。このことから超伝導でも遮ることのできないベクトルポテンシャルによる結合があることを実証した。

アハラノフ・ボーム効果により、その場所に磁界が無くても、電子波の位相を変化させることができることから、ベクトルポテンシャルは量子力学において重要な役割を担っている。二重入れ子構造のベクトルポテンシャルコイルを原子磁力計に組み込み、ベクトルポテンシャルを印加したときの信号の変化を調べ、ベクトルポテンシャル計測器の実現を目指している。我々は、均一なベクトルポテンシャルと磁場の両方を発生できるヘルムホルツ型のコイルを数値シミュレーションによって設計した。そのコイルを製作し、原子磁力計に組み込んだ。磁場またはベクトルポテンシャルを原子磁力計に印加した時の交流周波数特性を比較したところ、磁場応答が周波数の増加とともに減少するのに対し、ベクトルポテンシャル応答はその逆であった。磁場とベクトルポテンシャルは全く異なる周波数応答を示しており、ベクトルポテンシャルの実験に漏洩磁場が混入したとしても、主因にはならない。このことから、原子磁力計によって、交流のベクトルポテンシャルを磁場と区別して計測できることを初めて実証した。さらに、ベクトルポテンシャルの高い透過性を示すために、二重半円形の超伝導ベクトルポテンシャルコイルを作成した。鉛チューブの中にベクトルポテンシャルコイルを封入し、磁束が外部に漏れないようにした。さらにベクトルポテンシャルコイルのコアに異なる透磁率の材料を使用して、コア内に発生する磁束を変化させた。二次コイルも鉛チューブの中に封入し、二次コイルのループ内に磁束が存在しないような構造のトランスを作成して、4.2 Kで１次側と２次側の結合を調べた。コアの透磁率には影響を受けず、周波数に比例する結合が観測された。このことから超伝導でも遮ることのできないベクトルポテンシャルによる結合があることを実証した。