Dark matter search with precision spectroscopy of ytterbium

イッテルビウムの精密分光を用いた未知の相互作用の探索の基盤を築くために、年度初めの段階ではその有用性を理論的に示した論文は存在したものの実験的には観測されていなかった431 nmの狭線幅遷移の探索を行った。このために、まずは431 nmのレーザー系を構築し、狭線幅化、周波数安定化、絶対周波数測定が行える系を確立した。遷移の探索においては磁気光学トラップ内の原子数の減少の特異な動きを探すことが重要であるため、トラップ用のレーザーの強度の安定化を含めたトラップの安定的な運用の方法を確立したうえで探索を行った。また、431 nmのレーザーが原子にあたっていることが確信できるような光学系並びにシークエンスも開発した。その結果、171Ybにおいて431 nmの狭線幅遷移の観測に成功した。この後磁気光学トラップを短時間切った状態で分光を行う方式を用いてその絶対周波数を10 kHz未満の不確かさで測定した。また、g factorや超微細構造といった磁気的性質についても測定した。これらの結果をまとめた論文を投稿中である。これに伴って工学系の改良などを行って次の実験に備えている。電子と中性子の間に働く未知の力を媒介する粒子の探索のためにはイッテルビウム原子の電子構造に関する理論的な計算が必要となる。これについて、比較的小規模な計算でどの程度の精度が出るかについて検証した。また、同位体シフト測定のためのレーザー系の構築並びに同位体シフト測定の際のプロトコルについても確立した。

イッテルビウムの精密分光を用いた未知の相互作用の探索の基盤を築くために、年度初めの段階ではその有用性を理論的に示した論文は存在したものの実験的には観測されていなかった431 nmの狭線幅遷移の探索を行った。このために、まずは431 nmのレーザー系を構築し、狭線幅化、周波数安定化、絶対周波数測定が行える系を確立した。遷移の探索においては磁気光学トラップ内の原子数の減少の特異な動きを探すことが重要であるため、トラップ用のレーザーの強度の安定化を含めたトラップの安定的な運用の方法を確立したうえで探索を行った。また、431 nmのレーザーが原子にあたっていることが確信できるような光学系並びにシークエンスも開発した。その結果、171Ybにおいて431 nmの狭線幅遷移の観測に成功した。この後磁気光学トラップを短時間切った状態で分光を行う方式を用いてその絶対周波数を10 kHz未満の不確かさで測定した。また、g factorや超微細構造といった磁気的性質についても測定した。これらの結果をまとめた論文を投稿中である。これに伴って工学系の改良などを行って次の実験に備えている。電子と中性子の間に働く未知の力を媒介する粒子の探索のためにはイッテルビウム原子の電子構造に関する理論的な計算が必要となる。これについて、比較的小規模な計算でどの程度の精度が出るかについて検証した。また、同位体シフト測定のためのレーザー系の構築並びに同位体シフト測定の際のプロトコルについても確立した。