間欠帰還型能動核スピンメーザーの開発による超高精度スピン歳差周波数測定とその応用

间歇反馈主动核自旋脉塞超高精度自旋进动频率测量及其应用

• 批准号: 17K14310
• 负责人: 佐藤 智哉
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17K14310/
• 关键词: 実験核物理; 精密周波数計測; スピンメーザー; 核スピン; 磁力計; 電気双極子モーメント

スピン歳差周波数の精密測定が原子の永久電気双極子能率やアクシオン様暗黒物質の探索など基礎物理学へ応用出来ることに着目し、静磁場下での核スピン歳差運動観測を、緩和時間による制限を超えて半永久的に可能とする「能動帰還型核スピンメーザー」の高度化を行った。本研究ではメーザー周波数測定における系統誤差を低減するための新たな方式として「間欠帰還方式」を考案し、これを導入したメーザーを開発した。間欠帰還方式とは、これまで同時に行っていたスピン歳差観測と、歳差維持のための帰還磁場印加を時間的に分離し交互に繰り返す方式である。これによって、帰還磁場が偏極Rb原子を用いたキセノン核スピン運動の観測過程に与える影響を取り除き、より正確な帰還磁場印加を行いメーザー周波数系統誤差を抑制する。平成30年度は、昨年度に開発した間欠帰還型Xe-129/Xe-131二核種同時核スピンメーザーを用いてその性能評価を行った。メーザー周波数の運転パラメーター（磁場、温度、レーザー周波数・強度、帰還磁場強度等）依存性測定を行い、それぞれのパラメーターの変動がメーザー周波数にどの程度影響するか解析した。従来型の能動帰還型メーザーにおいては、二核種メーザー周波数の同時測定・比較を行ってもなお残る、Xeスピン交換光ポンピング用レーザー光の強度変化の影響が問題となっていた。実験の結果これが大幅に低減されることが分かり、間欠帰還方式により従来型メーザーの限界が突破できる可能性が示された。

The accurate determination of the frequency of the difference between atoms and dark matter in the permanent electric dipole energy ratio and the detection of the difference between atoms and dark matter in the static magnetic field is carried out. This paper introduces a new method to reduce the error of frequency measurement. The method of intermittent return is to measure the time difference between the two methods, and to maintain the magnetic field between the two methods. The influence of magnetic field polarization on the measurement process of Rb atoms is suppressed. The performance evaluation of Xe-129/Xe-131 binary nuclear system was carried out in 2009 and 2009. Dependence of cycle number on magnetic field, temperature, cycle number, intensity, and magnetic field strength is measured, and the degree of influence on cycle number is analyzed. The influence of the intensity variation of the two nuclides on the simultaneous determination of the number of cycles of the two nuclides is discussed. The result is that the probability of breaking through the boundary is shown by the large decrease in the number of points and the short return mode.

项目成果

University of Winnipeg(カナダ)

温尼伯大学（加拿大）

Development of co-located 129Xe and 131Xe nuclear spin masers with external feedback scheme

开发具有外部反馈方案的同位 129Xe 和 131Xe 核自旋微波激射器

• DOI: 10.1016/j.physleta.2017.12.003
• 发表时间: 2018
• 期刊: Physics Letters A
• 影响因子: 2.6
• 作者: T. Sato;Y. Ichikawa;S. Kojima;C.Funayama;S. Tanaka;T. Inoue;A. Uchiyama;A. Gladkov;A. Takamine;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Suzuki;M. Tsuchiya;T. Furukawa;A. Yoshimi;C.P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yoshin
• 通讯作者: N. Yoshin

Co-existing Xe-129 and Xe-131 masers with active feedback scheme for Xe atomic EDM search

共存的 Xe-129 和 Xe-131 微波激射器，具有用于 Xe 原子 EDM 搜索的主动反馈方案

• 发表时间: 2018
• 作者: T. Sato ,Y. Ichikawa;A. Takamine;A. Gladkov;T. Inoue;A. Uchiyama; S. Kojima;C. Funayama;S. Tanaka;Y. Sakamoto;Y. Ohtomo;C. Hirao;M. Chikamori;E. Hikota;T. Furukawa;A. Yoshimi;C. P. Bidinosti;T. Ino;H. Ueno;Y. Matsuo;T. Fukuyama;N. Yosh;佐藤智哉;T. Sato
• 通讯作者: T. Sato

間欠帰還型能動核スピンメーザーの動作特性と環境応答

间歇反馈主动核自旋脉塞工作特性及环境响应

• 发表时间: 2017
• 作者: 佐藤智哉;市川雄一;井上壮志;内山愛子;Gladkov A.;高峰愛子;小島修一郎;舟山智歌子;田中俊也;坂本雄;大友祐一;平尾千佳;近森正敏;彦田絵里;古川武;吉見彰洋;Bidinosti C.P.;猪野隆;上野秀樹;松尾由賀利;福山武志;吉永尚孝;酒見泰寛;旭耕一郎
• 通讯作者: 旭耕一郎

Development of co-existing 129Xe and 131Xe masers with time-separated feedback scheme for the Xe atomic EDM search

开发共存 129Xe 和 131Xe 微波激射器，具有用于 Xe 原子 EDM 搜索的时间分离反馈方案

• 发表时间: 2017
• 作者: Sato T.;Ichikawa Y.;Inoue T.;Uchiyama A.;Gladkov A.;Takamine A. Kojima S.;Funayama C.;Tanaka S.;Sakamoto Y.;Ohtomo Y.;Hirao C.;Chikamori M.;Hikota E.;Furukawa T.;Yoshimi A.;Bidinosti C.P.;Ino T.;Ueno H.;Matsuo Y.;Fukuyama T.;Yoshinag
• 通讯作者: Yoshinag