冷却カルシウム原子を用いた精密原子干渉計の開発と時間標準への応用

利用冷却钙原子的精密原子干涉仪的研制及其在时间标准中的应用

• 批准号: 02J02139
• 负责人: 本多 和仁
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J02139/
• 关键词: 原子干渉計; アルカリ土類; カルシウム; 3色場; 4準位; BiBO結晶; 青色光源; 多重干渉; 2色場; 3準位; 白色光減速法; 原子光学; レーザー冷却; ライトシフト(acシュタルクシフト)

これまで時間標準にはセシウム原子とマイクロ波を用いた原子干渉計がもちいられてきた。これに対して近年、さらに高精度な時間標準を作成するために、アルカリ土類原子と可視光を用いた原子干渉計の研究が進められている。当研究ではアルカリ土類であるカルシウム原子を用いた精密原子干渉計の開発を目標としている。原子干渉計の精度を上げるには原子を冷却するとよい。当研究ではこれまでに、700℃の熱カルシウム原子ビームから直接、レーザー冷却法の基底となる方法である磁気光学トラップで10^7個程度のカルシウム原子を捕捉した。しかし、この冷却原子を用いて原子干渉計を構成するには、現在原子を操作する423nmのレーザー光がより多く必要となることが予想される。そこで、近年開発された非線形光学結晶BiBO結晶を用いた場合の423nmレーザー光を生成する効率を調べた。一方、以前に引き続き、原子ビームを用いた原子干渉計の研究を進めた。以前、2色場と3準位の相互作用を用いた原子干渉計を研究したが、今回は3色場と4準位が相互作用する原子干渉計を構成し、研究を行った。この原子干渉計は3個の原子干渉計を含み、それらが影響しあう、多重干渉と呼ばれる現象を引き起こすことを予想し、実験によってこれを確かめた。また、以前行ったライトシフト(ACシュタルクシフト)の測定を引き続き行い、精度を上げた。

こ れ ま で time standard に は セ シ ウ ム atomic と マ イ ク ロ wave を with い た atomic dry involved meter が も ち い ら れ て き た. こ れ に し seaborne て in recent years, さ ら に high-precision な time standard を made す る た め に, ア ル カ リ soil type atomic と visible light を with い た atomic dry involved meter が の research into め ら れ て い る. When the で は ア ル カ リ soil type で あ る カ ル シ ウ を ム atoms with い た precision atomic dry involved meter の open 発 を target と し て い る. Atomic dry involvement <s:1> accuracy を げるに を atomic を cooling するとよ を When the で は こ れ ま で に, 700 ℃ heat の カ ル シ ウ ム atomic ビ ー ム か ら directly, レ ー ザ ー cooling の basal と な る method で あ る magnetic 気 optical ト ラ ッ プ で 10 ^ 7 degree の カ ル シ ウ ム を atom capture し た. し か し, こ の cooling atoms を い て atomic dry involved meter を constitute す る に は, atomic を now operating す る 423 nm の レ ー ザ ー light が よ り く more necessary と な る こ と が to think さ れ る. そ こ で, in recent years, open 発 さ れ た nonlinear optical crystal BiBO crystal を with い た occasions の 423 nm レ ー ザ ー を light generated す る sharper rate を adjustable べ た. On the one hand, previously に cited 続 続 に, atoms ビ に ムを were used to calculate <s:1> research を into めた. , 2 color field と 3 quasi near の before を interaction with い た dry involved meter を atoms し た が, 3 color field today back to は と 4 quasi が interaction す る atoms involved を constitute し, research を do っ た. Dry こ の atoms involved meter は three dry の atoms involved meter を み, そ れ ら が influence し あ う, multiple dry involved と shout ば れ る phenomenon を lead き up こ す こ と を think し, be 験 に よ っ て こ れ を か indeed め た. ま た, before っ た ラ イ ト シ フ ト (AC シ ュ タ ル ク シ フ ト) determination of の を lead き 続 き line い, precision を げ た.

项目成果

K.Honda, S.Yanagimachi, A.Morinaga: "Three-level atom interferometer with bichromatic laser fields"Physical Review A. 68. 043621 (2003)

K.Honda、S.Yanagimachi、A.Morinaga：“具有双色激光场的三级原子干涉仪”物理评论 A. 68. 043621 (2003)

P.メスター, 盛永篤郎, 本多和仁: "原子光学"平野皓正. 334 (2003)

P. Mester、Atsuro Morinaga、Kazuhito Honda：“原子光学” Terumasa Hirano 334 (2003)。

Y.Takasu, K.Maki, K.Komori, T.Takano, K.Honda, M.Kumakura, T.Yabuzaki, Y.Takahashi: "Spin-Singlet Bose-Einstein Condensation of Two-Electron Atoms"Physical Review Letters. 91. 040404 (2003)

Y.Takasu、K.Maki、K.Komori、T.Takano、K.Honda、M.Kumakura、T.Yabuzaki、Y.Takahashi：“两个电子原子的自旋单线玻色爱因斯坦凝聚”物理评论快报。

K.Honda, Y.Takasu, T.Kuwamoto, M.Kumakura, Y.Takahashi, T.Yabuzaki: "Optical dipole force trapping of a fermion-boson mixture of ytterbium isotopes"Physical Review A. 66. 021401(R) (2002)

K.Honda、Y.Takasu、T.Kuwamoto、M.Kumakura、Y.Takahashi、T.Yabuzaki：“镱同位素的费米子-玻色子混合物的光学偶极力捕获”物理评论 A. 66. 021401(R)（

Y.Takasu, K.Honda, K.Komori, T.Kuwamoto, M.Kumakura, Y.Takahashi, T.Yabuzaki: "High-Density Trapping of Cold Ytterbium Atoms by an Optical Dipole Force"Physical Review Letters. 90. 023003 (2003)

Y.Takasu、K.Honda、K.Komori、T.Kuwamoto、M.Kumakura、Y.Takahashi、T.Yabuzaki：“光学偶极力对冷镱原子的高密度捕获”物理评论快报。