小型イオン蓄積リングでのビーム軌道の運動量分散制御並びに3次元結晶化ビームの実現

1.イオン蓄積リングS-LSRにおけるレーザー冷却京都大学化学研究所のイオン蓄積・冷却リングS-LSRにおいて、レーザー冷却のためのレーザーシステムを構築し、レーザー冷却実験を行った。運動エネルギーが40keVの^<24>Mg^+連続ビームのレーザー冷却を行い、リング中に蓄積された粒子数2.8×10^4個のビームの進行方向温度を、3.6Kまで冷却することに成功した。2.蓄積粒子数と冷却最低温度の相関の発見上記1の実験において、リング中に蓄積されたビームの粒子数を変えながら、冷却実験を行った。その結果、このときの実験条件では粒子数と冷却されたビーム温度にT_‖=(0.14±0.09)N^<0.32±0.04>という相関が見られることを発見した。この結果と理論値との比較を行うことで、冷却されたビーム温度はintra-beam scatteringによって制限されていることが分かった。また、CCDカメラで測定された横方向のビーム温度との関係を用いると、縦方向と横方向のビーム温度はカップリング(結合)しており、それぞれの温度に関して、T_‖=0.027_Tの関係があることが分かった。3.実験解析に基づくビームの1次元ordering現象の実現条件に関する検討実験で得られた縦一横方向の温度結合を表す結果を、分子動力学シミュレーションで報告されている結果と比較することにより、ビームが1次元ordering現象を示す温度を推計した。その結果、現在の実験条件で1次元ordering現象を起こすためには、ビームの縦方向温度は〜数10mK、粒子数は数個という結果になった。

1.イオン蓄積リングS-LSRにおけるレーザー冷却京都大学化学研究所のイオン蓄積・冷却リングS-LSRにおいて、レーザー冷却のためのレーザーシステムを構築し、レーザー冷却実験を行った。運動エネルギーが40keVの^<24>Mg^+連続ビームのレーザー冷却を行い、リング中に蓄積された粒子数2.8×10^4個のビームの進行方向温度を、3.6Kまで冷却することに成功した。2.蓄積粒子数と冷却最低温度の相関の発見上記1の実験において、リング中に蓄積されたビームの粒子数を変えながら、冷却実験を行った。その結果、このときの実験条件では粒子数と冷却されたビーム温度にT_‖=(0.14±0.09)N^<0.32±0.04>という相関が見られることを発見した。この結果と理論値との比較を行うことで、冷却されたビーム温度はintra-beam scatteringによって制限されていることが分かった。また、CCDカメラで測定された横方向のビーム温度との関係を用いると、縦方向と横方向のビーム温度はカップリング(結合)しており、それぞれの温度に関して、T_‖=0.027_Tの関係があることが分かった。3.実験解析に基づくビームの1次元ordering現象の実現条件に関する検討実験で得られた縦一横方向の温度結合を表す結果を、分子動力学シミュレーションで報告されている結果と比較することにより、ビームが1次元ordering現象を示す温度を推計した。その結果、現在の実験条件で1次元ordering現象を起こすためには、ビームの縦方向温度は〜数10mK、粒子数は数個という結果になった。