イッテルビウム原子気体の準安定状態における新奇ボース凝縮体の生成

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は、イッテルビウム(Yb)原子に特有の寿命の長い準安定状態3P2でボース・アインシュタイン凝縮(BEC)を生成することである。具体的な方法としては、すでに我々の研究室で実現に成功している基底状態1SOでのBECを直接3P2状態にコヒーレントに励起し、準安定状態3P2でBECを実現することを目指している。その目標に向かい、本研究1年目では、世界で初めてYb原子の基底状態1SOから準安定状態3P2への直接励起スペクトルを観測することに成功した。2年目にあたる昨年1年間では、まず、観測した直接遷移を用いて、基底状態1SOでのBECの詳細な分光を行った。その結果、BECに特有の平均場シフトだけでなく、トラップ中のBECに特有な密度分布を反映したスペクトルの非対称性を観測することに成功した。これは、トラップ中での原子の密度分布をプローブする手段として、直接遷移による分光が有効であることを実験的に証明した意味で、極めて重要な成果である。さらに、観測された平均場シフトの大きさから、基底状態と3P2状態の原子間の散乱長を決定した。これに加えて本研究では、光周波数コムを用いて、遷移周波数が磁場の影響を受けにくい、いわゆる時計遷移1SO-3P2(m=0)の共鳴周波数を測定した。この遷移は、次世代原子時計および光周波数標準の有力な候補のひとつと考えられており、その共鳴周波数を決定した点で、本測定のもつ意義は非常に大きい。以上の成果は、今後の直接励起による準安定状態でのBEC実現に向けた重要な一歩であることはもちろん、超狭線幅遷移を用いた分光が、凝縮体のプローブとして有効であることを実験的に証明した点でも、非常に意義のある成果である。