Exploring a Phase Diagram of Bose Gases in a 2D Anti-Dot Optical Lattice

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Ｒ４年度は、冷却用の種々の光源の改良から始め、生成した原子ビームの冷却の実験を再開した。しかしながら再び困難な問題に直面した。メインとなる真空ポンプの１つであったターボ分子ポンプが突然故障し、超高真空系部分も含めた全体の系の真空度が大きく劣化し、ボース凝縮体（BEC）生成が困難な状況となった。この問題のため、Ｒ４年度後半は再び真空系改良の仕事に追われることになった。真空度改善には新たなターボ分子ポンプが必要となったが、半導体不足により中古ポンプでさえ入手困難な状況であった。別予算により２月にようやくスペアのターボポンプを入手し、現在、真空度改善のためベーキングの作業を行っている。Ｒ４年度の実験の成果としては、外部共振器型半導体レーザーのスペクトルに混在しがちであった不要な周波数成分を抑制したうえで、さらに増幅用レーザーのビームラインも改良し、通常なら経年劣化する出力パワーの値（光ファイバーから出た後の出力値）を５年前のレベルにまで大幅に改善できた。これら改良のもとで原子ビームの減速、磁気光学トラップ、３次元光格子内での偏光勾配冷却を行い、近赤外光による圧縮型２重双極子トラップ内へと冷却原子を誘導した。前年度までに改良していた近赤外光のパワー増大の効果もあって、最盛時の８割近くまでトラップ導入原子数が回復できた。これにより、真空系の問題が解決されれば、大きなBECの高速生成およびその後のアンチドット光格子の研究へと進むことができると考えている。