暗黒物質探索ための単原子メ-ザ-法による超高感度マイクロ波検出装置

単原子メ-ザ-法;リュドベルグ原子ビ-ムレ-ザ-分光法を用いて従来にない超高感度でマイクロ波を検出する装置を開発しようとするものである。特にここでは、2.4GHz近傍のaxion転換マイクロ波を高感度で検出する目的で、リュドベルグ状態にレ-ザ-光で励起されたアルカリ原子ビ-ムを、液体ヘリウム3で冷却された超伝導Nbによる空洞共振器に通し、転換マイクロ波を吸収した原子のみ選択的に検出する装置系を開発する。昨年度は主として液体ヘリウム3クライオスタット、空洞共振器、原子ビ-ム系、電離イオン検出用フィ-ルドイオン化装置を製作したが、今年度は実施計画どうりに、リュドベルグ原子生成用のレ-ザ-源の製作整備を行った。まず現有のアルゴンイオンレ-ザ-励起リング色素レ-ザ-のプラズマチュ-ブを交換し、ミラ-系を購入してルビジュウム(Rb)原子が励起出来るように整備した。また半導体レ-ザ-素子を購入してRb原子励起に適合する素子を選別し、温度および電流制御回路システムを自作することにより、安定でかつ波長幅の狭い(single mode)レ-ザ-源を3台製作完成させた。温度安定度は10^<-6>以下(300μK以内)であり、また電流安定度も2μA以下を実現出来ており、ルビジュウム原子をリュドベルグ状態に長時間安定に励起するに十分な性能を得ている。これらのレ-ザ-系を用いて実際にCs,Rb原子の励起を行って蛍光観測によりその性能をチェック確認した。現在、原子ビ-ムのリュドベルグ状態励起を実際に行い、蛍光観測とフィ-ルドイオン化装置を用いてその確認及び空洞共振器通過の効果観測のためのデ-タ処理系の整備を行っているところである。これらの全計測システムの完成により今後、まず空洞共振器内黒体放射検出とその影響を調べ、次に2.4GHz近傍のマイクロ波検出を、自動周波数掃引システムの整備により実施出来るようにする予定である。

単原子メ-ザ-法;リュドベルグ原子ビ-ムレ-ザ-分光法を用いて従来にない超高感度でマイクロ波を検出する装置を開発しようとするものである。特にここでは、2.4GHz近傍のaxion転換マイクロ波を高感度で検出する目的で、リュドベルグ状態にレ-ザ-光で励起されたアルカリ原子ビ-ムを、液体ヘリウム3で冷却された超伝導Nbによる空洞共振器に通し、転換マイクロ波を吸収した原子のみ選択的に検出する装置系を開発する。昨年度は主として液体ヘリウム3クライオスタット、空洞共振器、原子ビ-ム系、電離イオン検出用フィ-ルドイオン化装置を製作したが、今年度は実施計画どうりに、リュドベルグ原子生成用のレ-ザ-源の製作整備を行った。まず現有のアルゴンイオンレ-ザ-励起リング色素レ-ザ-のプラズマチュ-ブを交換し、ミラ-系を購入してルビジュウム(Rb)原子が励起出来るように整備した。また半導体レ-ザ-素子を購入してRb原子励起に適合する素子を選別し、温度および電流制御回路システムを自作することにより、安定でかつ波長幅の狭い(single mode)レ-ザ-源を3台製作完成させた。温度安定度は10^<-6>以下(300μK以内)であり、また電流安定度も2μA以下を実現出来ており、ルビジュウム原子をリュドベルグ状態に長時間安定に励起するに十分な性能を得ている。これらのレ-ザ-系を用いて実際にCs,Rb原子の励起を行って蛍光観測によりその性能をチェック確認した。現在、原子ビ-ムのリュドベルグ状態励起を実際に行い、蛍光観測とフィ-ルドイオン化装置を用いてその確認及び空洞共振器通過の効果観測のためのデ-タ処理系の整備を行っているところである。これらの全計測システムの完成により今後、まず空洞共振器内黒体放射検出とその影響を調べ、次に2.4GHz近傍のマイクロ波検出を、自動周波数掃引システムの整備により実施出来るようにする予定である。