レーザー冷却された希土類原子のボーズ凝縮・フェルミ縮退の研究

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本研究の目的は光双極子力トラップに捕獲されたイッテルビウム(Yb)原子団を用いて全光学的にYb原子のボーズ凝縮およびフェルミ縮退を生成し、またそれらの混合気体を生成することである。原子の量子凝縮のためには、捕獲された原子から高温の原子のみを逃すことで残った原子団を冷却する蒸発冷却と呼ばれる手法が不可欠である。我々は光双極子力トラップ中での蒸発冷却を行い、ボーズ凝縮体の特徴である、トラップから自由落下させた時の非等方的な原子の広がり、および凝縮相と非凝縮相の共存を確認することでYb原子をボーズ凝縮させることに昨年度に成功している。Yb原子の特徴として、多数の安定同位体が存在することがあげられる。このうち、ボゾン同位体については既に実現している^<174>Yb原子のボーズ凝縮実現と同様の手法でボーズ凝縮を実現することができると考えられる。蒸発冷却の終盤では非常に繊細な最適化が必要である。そこで、本年度は^<172>Yb原子と^<176>Yb原子のボーズ凝縮実現を目的として、蒸発冷却の最適化を行った。その結果、特に、^<176>Yb原子の場合は非等方的な原子の広がりらしきものが見えるなど、凝縮寸前まで冷却することに成功した。また、^<172>Yb原子を用いてのフォトアソシエーション分光を試み、フォトアソシエーション共鳴信号を実際に観測することに成功した。また、研究成果を日本物理学会およびレーザー分光国際会議(オーストラリア)、および冷却アルカリ土類研究会(デンマーク)において発表した。