光格子重元素を用いた量子多体系における弱い相互作用の研究

量子多体系における弱い相互作用の伝搬機構を探り、原子核のようなマクロな系でのパリ ティ対称性破れの発現を実証する。特に、原子核におけるパリティ非保存効果が質量数の2/3乗に比例して増幅されることに着目し、原子量最大のアルカリ原子・フランシウム(Fr)を用いて、量子多体系における中性カレント(Zボゾンの伝搬)の高感度検出の技術を確立する。本研究では、光格子にトラップされたFrにレーザー光を照射し、弱い相互作用により誘起されるエネルギーシフトの効果を量子増幅する顕微鏡を開発する。本年度は、２種類のFrの同位体の高強度線源を開発した。210Frは、理研・AVFサイクロトロンからの重イオンビームによる核融合反応を用いて生成する構造とし、金標的中で生成されたFrを加熱することで、熱拡散により標的表面に移動させ、熱脱離する際に表面電離によりイオン化させる表面電離イオン源の高度化を進めた。サイクロトロンからの一次ビーム輸送方法を最適化し、ビームによる加熱と赤外線ヒーターによる標的加熱を組み合わせ、放射温度計で標的表面温度を測定することで、安定した高強度Fr生成・引き出しを実現した。また、221Frは、その親核である225Acからのα崩壊により供給する構造とし、generatorである225Acの高強度線源の開発を行った。日本アイソトープ協会から購入した225Acを硝酸で溶かし、電着法で白金基盤上の高純度のAc線源を制作する技術に見通しをたてた。電着効率は、70%を超えており、ホットラボ中でレーザー冷却・トラップが可能な221Fr収量を確保できる見込みである。これらの２種類のFr同位体の高強度線源の技術を確立し、並行して、レーザー冷却に必要な光源整備も完了した。

量子多体系における弱い相互作用の伝搬機構を探り、原子核のようなマクロな系でのパリ ティ対称性破れの発現を実証する。特に、原子核におけるパリティ非保存効果が質量数の2/3乗に比例して増幅されることに着目し、原子量最大のアルカリ原子・フランシウム(Fr)を用いて、量子多体系における中性カレント(Zボゾンの伝搬)の高感度検出の技術を確立する。本研究では、光格子にトラップされたFrにレーザー光を照射し、弱い相互作用により誘起されるエネルギーシフトの効果を量子増幅する顕微鏡を開発する。本年度は、２種類のFrの同位体の高強度線源を開発した。210Frは、理研・AVFサイクロトロンからの重イオンビームによる核融合反応を用いて生成する構造とし、金標的中で生成されたFrを加熱することで、熱拡散により標的表面に移動させ、熱脱離する際に表面電離によりイオン化させる表面電離イオン源の高度化を進めた。サイクロトロンからの一次ビーム輸送方法を最適化し、ビームによる加熱と赤外線ヒーターによる標的加熱を組み合わせ、放射温度計で標的表面温度を測定することで、安定した高強度Fr生成・引き出しを実現した。また、221Frは、その親核である225Acからのα崩壊により供給する構造とし、generatorである225Acの高強度線源の開発を行った。日本アイソトープ協会から購入した225Acを硝酸で溶かし、電着法で白金基盤上の高純度のAc線源を制作する技術に見通しをたてた。電着効率は、70%を超えており、ホットラボ中でレーザー冷却・トラップが可能な221Fr収量を確保できる見込みである。これらの２種類のFr同位体の高強度線源の技術を確立し、並行して、レーザー冷却に必要な光源整備も完了した。