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

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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。