冷却分子の量子エンタングル状態を用いた電子EDM探索

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本年度は、電子電気双極子能率 (EDM) 測定の高感度測定に必要不可欠である、Sr原子の冷却に関する研究に取り組んだ。特に、Sr原子の従来の冷却方法における実験系の複雑さを回避するため、Sr原子冷却の簡便化に注力して研究を行った。まず、我々が考えているSr原子冷却簡便化の要素技術の一つである、新しいレーザー周波数安定化法、BAVLLに関する研究成果を国際学会で発表した。また、Sr原子冷却は超高真空 (10^(-7) Torr以下)という環境下で行う必要がある。その環境を作り出すための真空装置を従来のものよりも小型化させ、さらに性能評価を行った。その性能評価の結果より、原子冷却の手法である磁気光学トラップ (MOT)の実現に十分な真空度と原子ビーム流束を持つことがわかった。加えて、単に真空装置を小型化したのみならず、原子オーブンの工夫、原子を冷却前に減速する装置であるゼーマンスローワーの撤廃により、実験における運用の簡便化と省エネルギー化を実現した。次に、光学系の簡便化に取り組んだ。従来の光学系は、周波数ロックのために真空装置を必要としており、これが系の巨大化、複雑化を招いていた。そこで、上述のBAVLLを光学系に取り入れることにより全体の系のサイズを格段に小さくすることに成功した。また、電子EDMを高感度測定するために、周波数を高感度に測定する実験手法であるラムゼー共鳴を用いることを考えている。成果としては、量子エンタングル状態を用いることで、ラムゼー共鳴の不確かさが小さくなることを論文、学会で発表した。そして、Cs原子を用いてラムゼー共鳴の実証を行った。