Xe原子EDM測定に向けた電極素材表面における131Xeスピン緩和機構の解明

本研究では、標準理論を超える新現象である電気双極子モーメント（EDM）の探索に向けて、Xe原子の電極素材表面におけるスピン緩和機構の解明を行う。EDMは標準理論を超えるCPの破れに感度のある観測量であり、現在、Xe原子を対象としたEDM探索のために、129Xeと131Xeの異核種同位体を用いた核スピンメーザー法を開発している。これまでに核スピンメーザーの同時発振に成功しており、本測定法を用いたEDM探索を行うためには、電場印加条件でのメーザー発振の実現が必要である。ところが電極素材表面での131Xeのスピン緩和機構はこれまでの全く調べられていない。そこで、本研究では、様々な電極素材表面での131Xeのスピンの縦緩和時間および横緩和時間を測定して、その緩和機構を理解し、高い131Xeスピン偏極度および長い131Xeスピン緩和時間の実現を狙う。本年度は理化学研究所から九州大学に移設した実験装置に関する構築および開発を行った。断熱高速通貨型NMR測定装置に関しては、129Xeおよび131Xeガスを封入したガラスセルを用いてスピン交換光学ポンピング法によって偏極を生成し、その偏極を示すNMR信号を取得することに成功した。得られたデータから縦緩和時間およびガラスセル表面における壁緩和を評価した。また、横緩和時間測定のためのパルスNMR装置の構築を行った。129Xeおよんび131Xeガスを封入したガラスセルを用いて、パルスNMR法による自由誘導減衰信号の取得に成功し、横緩和時間の評価を行った。今後、様々な電極付きのガラスセルを作成し、それらの縦緩和時間と横緩和時間の測定を行っていく予定である。

本研究では、標準理論を超える新現象である電気双極子モーメント（EDM）の探索に向けて、Xe原子の電極素材表面におけるスピン緩和機構の解明を行う。EDMは標準理論を超えるCPの破れに感度のある観測量であり、現在、Xe原子を対象としたEDM探索のために、129Xeと131Xeの異核種同位体を用いた核スピンメーザー法を開発している。これまでに核スピンメーザーの同時発振に成功しており、本測定法を用いたEDM探索を行うためには、電場印加条件でのメーザー発振の実現が必要である。ところが電極素材表面での131Xeのスピン緩和機構はこれまでの全く調べられていない。そこで、本研究では、様々な電極素材表面での131Xeのスピンの縦緩和時間および横緩和時間を測定して、その緩和機構を理解し、高い131Xeスピン偏極度および長い131Xeスピン緩和時間の実現を狙う。本年度は理化学研究所から九州大学に移設した実験装置に関する構築および開発を行った。断熱高速通貨型NMR測定装置に関しては、129Xeおよび131Xeガスを封入したガラスセルを用いてスピン交換光学ポンピング法によって偏極を生成し、その偏極を示すNMR信号を取得することに成功した。得られたデータから縦緩和時間およびガラスセル表面における壁緩和を評価した。また、横緩和時間測定のためのパルスNMR装置の構築を行った。129Xeおよんび131Xeガスを封入したガラスセルを用いて、パルスNMR法による自由誘導減衰信号の取得に成功し、横緩和時間の評価を行った。今後、様々な電極付きのガラスセルを作成し、それらの縦緩和時間と横緩和時間の測定を行っていく予定である。