レーザーによるコヒーレントな原子核操作の実現ー原子核時計の創成と応用に向けて

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本研究では、以下のような研究項目に対して、段階的かつ相互に連携しながら研究をすすめることにより、世界に先駆けてレーザー励起を達成し、コヒーレント な原子核操作を実現し、研究目的の達成を目指す。以下にそれぞれの研究内容について本年度の研究成果を述べる。【能動的アイソマーの生成法の進化による真空紫外光の観測】 本年度は，新たにウィーン工科大学が開発したトリウム229の濃度を高めた結晶を用い，X線モノクロメータをより高精度なものに変えることにより探索感度を向上させ，ベルギーのグループから最近報告された領域(140 nm~155 nm)でアイソマーからの脱励起の探索を行った。アイソマーの寿命に対応した最適な照射時間，測定時間(10分，30分)おいて，真空紫外光の探索を行ったところ，アイソマー生成がオンの状態からオフの状態を引いた差分にあきらかな過剰がみられ，また，X線のエネルギーを核共鳴散乱の共鳴エネルギー付近で変化させたところ，共鳴エネルギー付近でX線で観測したものと同様のピークを観測し，アイソマーからの脱励起光を強く示唆するデータが得られた。【化学状態に支配された229mTh 核壊変の解明】 能動的アイソマー生成法で用いる核共鳴散乱観測をより効率よく進めるための、トリウム標的を開発した。作成に使用した手法は「乾固法」で、従来の10倍程度の標的密度を有し、より効率よく、高精度で共鳴エネルギーを決定することが可能になった【イオントラップを用いた229Th 原子核時計基盤技術の確立】 開発したイオントラップ用の波長1088 nm, 690 nm, 984 nm の半導体レーザーを用いて，ウラン233の崩壊から生じるトリウム229のトラップを行い，その分光に成功し，その中にアイソマーの存在を示唆するデータが得られた。