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Study for the violation mechanism of fundamental symmetry using the cold atom/molecular interferometer with optical lattice

利用光晶格冷原子/分子干涉仪研究基本对称性破坏机制

基本信息

批准号：
19H05601
负责人：
酒見泰寛
金额：
$ 128.29万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

反物質消失の機構、暗黒物質の素粒子的実体を解明するために、物質・反物質対称性を破る観測量である基本粒子の永久電気双極子能率（EDM）を探索する。特に、重元素・フランシウムでは、相対論効果や原子核における８重極変形効果により、電子や核子のEDMが増幅されることに着目し、原子を用いたEDMの新しい量子センシング技術を確立する。本年度は、開発が完了したレーザー冷却Fr源において、磁気光学トラップ（MOT）中の捕獲Fr収量を増大させるため、①ECRイオン源の運転方法を高度化し、一次ビームの強度増強、②高純度Frビーム生成のための高周波質量分析装置の開発、③Frイオンの電子再結合効率を向上させるため、イットリウム（Y）標的の表面清浄化、等の開発を進め、すべての装置の動作確認を行いトラップ効率の向上を行った。①は、ECRイオン源のプラズマチェンバー内に、バッファーガス導入を行うことで、引き出し18Oビーム強度の増強を実現した。②は、Frを生成する表面電離イオン源の引き出し電極を分割し、その２枚の電極に高周波をかけることで、K、Rb等、Frより軽いイオンに関しては、効率よく除去し、Frのみを下流に輸送できることを実証した。③は、Y表面が酸化や汚染されることで、Yの仕事関数が変化することで、電子再結合の効率が著しく悪くなることを確認し、Arイオン銃を用いて、事前にY表面をスパッタリングすることで、不純物を除去し、電子再結合を所定の効率で行えることを確認した。さらに、このFr-MOT効率向上に向けた各構成要素の性能最適化と並行し、MOTの後段に設置する光格子のレーザー光源の開発を進め、高放射線環境下でも動作できるよう、構成部品を自前で製作できる高強度ファイバーレーザーを実現した。また、225Acを用いた221Fr-MOTの実験装置も完成し、オフラインでのFr-MOT実験の準備を整えた。

The mechanism of antimatter disappearance, the physical properties of dark matter particles, the symmetry of matter and antimatter, and the permanent electric dipole energy (EDM) of elementary particles were investigated. Special, heavy element EDM, phase theory, nuclear EDM, electron EDM, quantum EDM, etc. This year, the development of cooling Fr source, increase in capture Fr concentration in magneto-optical transport (MOT), enhancement of ECR source operation method, enhancement of primary emission intensity, development of high-frequency mass analyzer for high-purity Fr source generation, improvement of electron recombination efficiency of Fr source, surface cleaning and development of target (Y) were completed. The operation of the device is confirmed by the upward movement of the device. 1. Increase in the intensity of ECR source selection. (2) The generation of Fr, F (3) Y surface acidification and contamination, Y matter number change, electron recombination efficiency, Ar matter use, Y surface acidification and contamination, impurity removal, electron recombination efficiency. In addition, the Fr-MOT efficiency is upward, the performance optimization of each component element is parallel, the setting of the rear stage of the MOT, the development of the light source of the light grid is advanced, the operation in the high-radiation environment is carried out, and the components are manufactured from the front, the high-intensity light source is realized. 221 Fr-MOT is ready for installation and completion.