レーザー冷却放射性同位元素による反物質消滅機構の解明

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本研究は、物質創生の起源解明に向けて、フランシウム（Fr）異種同位体を同時にレーザー冷却・トラップし、超精密分光を行うことで、電子の電気双極子能率やCP対称性を破る相互作用の効果を観測することを目指している。安定同位体を持たないFrを用いた実験は、一年間を通して数日の加速器実験に限られるため、安定アルカリ原子であるルビジウム（Rb）およびセシウム（Cs）原子を用いて、異種原子の同時レーザー冷却やトラップおよび精密分光の技術基盤を構築している。本年度は、RbとCsを同時に磁気光学トラップ（MOT）するための光源開発を行った。機械的振動やミスアライメントに対して鈍感であると共に、共振器を密閉し大気圧変動による周波数ドリフトを抑制した、干渉フィルター型外部共振器半導体レーザー（ECDL）を独自に開発した。原子セルのmodulation transfer分光を行い、周波数安定化回路を作製し、開発したECDLの周波数安定化が完了した。MOT中のRbおよびCsは光格子トラップ中に導入する予定であり、光格子トラップに必要な波長1064 nmで発振する大強度レーザー光源が開発され、実験に必要な光源のほとんどが整備された。Frを用いた加速器実験においては、数日間の実験を通して安定的にFrをMOT領域へ導入することが可能となった。FrのMOTに向けて、トラップ効率が課題となっている。本実験では、MOT効率向上のために、内壁にパラフィンをコーティングしたセルを用いてMOT領域を囲んでいる。パラフィンは高いアルカリ原子吸着防止能力を持つとされているが、デガスが多く真空度悪化が問題となる。この真空度悪化を抑制するために、パラフィンコーティングを施したセルを極低温に冷却する装置の開発を目指している。現在、ペルチェ素子と冷却水を用いてセルを-30°Cまで冷却することが可能となった。