光格子を用いた次世代磁場計測技術の開発

利用光栅开发下一代磁场测量技术

• 批准号: 18K03663
• 负责人: 原田 健一
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03663/
• 关键词: 光格子; 原子・分子分光; 光学磁力計; 量子エレクトロニクス; レーザー冷却; 原子核（実験）

本研究では、極低温まで冷却されたルビジウム(Rb)原子を光格子中に閉じ込めることで長いコヒーレンス時間を実現し、高感度かつ空間分解能の高い磁力計の開発を目指し研究を行った。磁場変動を高感度かつ高い空間分解能で測定する技術は様々な分野で必要とされており、常磁性であるアルカリ原子を用いることで、磁場変動に対して高感度の測定を可能とする。今年度は、磁気光学トラップ(MOT)と偏光勾配冷却によって100 μK以下まで冷却されたRb原子を用いた磁場計測を行った。原子を捕獲する光源とは別に、磁場を測定するためのプローブ光を用意し、Rb原子の共鳴波長である795 nmで発振させた。プローブ光は2つに分けられ、1つは電気光学変調器によって位相変調され、光源の周波数安定化に用いられた。もう一方は、光の強度を変調するために音響光学変調器(AOM)によって回折され、その後、磁場測定のためにRb原子に照射された。環境からの磁場を精密に補正するために真空チャンバーの周りに3軸のヘルムホルツコイルを設置し、また原子に磁場を印加するため、別のヘルムホルツコイルを1組用意し、プローブ光と磁場方向が直交するように設置した。コイルに流す電流源には精度の高いものを用い、コイルからの磁場を安定的に精度よく発生させた。磁場を測定する際はMOTの四重極磁場を切って測定を行った。原子を通過してきた光は、偏光ビームスプリッター(PBS)によって2つに分けられ、それぞれ検出器によって測定され、その強度の差を取ることで歳差信号を取得し、回転角度を見積った。

在这项研究中，我们进行了研究，旨在通过将rubidium（RB）原子限制在光学晶格中的极高低温温度，从而达到长时间的相干时间，从而开发具有高灵敏度和高空间分辨率的磁力计。在各种场中需要高灵敏度和高空间分辨率测量磁场波动的技术，并且通过使用顺磁性碱原子，可以对高度敏感的测量进行高度敏感的测量来波动磁场波动。今年，使用磁光陷阱（MOT）和极化梯度冷却，使用RB原子进行磁场测量。除了捕获原子的光源外，还准备了用于测量磁场并在795 nm处振荡的探针光，RB原子的共振波长。将探针灯分为两个部分，一个是由电磁调节器调节的相位，用于稳定光源的频率。另一个是由声学调节器（AOM）衍射的，以调节光的强度，然后辐射到RB原子上以进行磁场测量。在真空室周围安装了三轴Helmholtz线圈，以精确纠正环境的磁场，并准备了另一组Helmholtz线圈将磁场施加到原子上，以使探头光和磁场的方向垂直。高度精确的电流源用于流过线圈，并且从线圈中产生的磁场稳定，准确地产生。测量磁场时，测量是通过关闭MOT的四极磁场来执行的。穿过原子的光通过偏光束分离器（PBS）分为两个部分，每个部分都是通过检测器测量的，并且通过取下强度的差异，获得了一个进液信号，并估算了旋转角度。

项目成果

Optical dipole force trapping of rubidium atoms for a dual-isotope co-magnetomter toward the electron electric dipole moment

双同位素共磁力仪对铷原子的光学偶极力捕获，朝向电子电偶极矩

• 发表时间: 2018
• 作者: Uchiyama A.;Harada K.;Inoue T.;Kawamura H.;Tanaka K. S.;Itoh M.;Aoki T.;Hatakeyama A.;Takahashi Y.;Sakemi Y.
• 通讯作者: Sakemi Y.

Laser trapping of francium for the electron Electric-Dipole-Moment search

用于电子电偶极矩搜索的钫激光捕获

• 发表时间: 2018
• 作者: 田中香津生 ; 原田健一;早水友洋,井上壮志,伊藤正俊;川村広和;長濱弘季;小澤直也,堤淳,内山愛子;酒見泰寛
• 通讯作者: 酒見泰寛

電子の永久電気双極子モーメント探索へ向けたフランシウム原子の生成とトラップ

钫原子的产生和捕获以寻找电子的永久电偶极矩

• 发表时间: 2019
• 作者: 早水友洋;長濱弘季;小澤直也;堤惇;原田健一;田中香津生;内山愛子;青木貴稔;畠山温;高橋義朗;羽場宏光;大前宣昭;酒見泰寛
• 通讯作者: 酒見泰寛

標準模型を超えた新物理を探査するための冷却Fr原子のパリティ非保存相互作用誘起の光シフト

宇称非守恒相互作用引起冷却 Fr 原子的光学位移，探索标准模型之外的新物理

• 发表时间: 2018
• 作者: 青木貴稔;鳥井寿夫;Sahoo B. K.;Das B. P.;原田健一;早水友洋;坂本幸祐;川村広和;井上壮志;内山愛子;伊藤沙希;田中香津生;伊藤正俊;畠山温;酒見泰寛
• 通讯作者: 酒見泰寛

電子の電気双極子能率探索に向けた極低温85Rb, 87Rb原子による磁場測定

使用低温 85Rb 和 87Rb 原子进行磁场测量，以寻找电子的电偶极子效率

• 发表时间: 2019
• 作者: 内山愛子;原田健一;田中香津生;川村広和;伊藤正俊;早水友洋; 長濱弘季;小澤直也;堤惇;井上壮志;青木貴稔;畠山温; 高橋義朗;酒見泰寛
• 通讯作者: 酒見泰寛