キセノン原子の電気双極子モーメントの高感度探索

高灵敏度寻找氙原子的电偶极矩

• 批准号: 09J08896
• 负责人: 井上 壮志
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08896/
• 关键词: 電気双極子モーメント; 核スピンメーザー; 光ポンピング; 標準理論; 超対称性模型

能動帰還機構に基づく核スピンメーザーを^<129>Xe原子の永久電気双極子モーメント(EDM)探索実験へ適用するための開発を進めた。^<129>Xe原子EDM探索は静電場を静磁場と並行、および反平行に印加した際の^<129>Xe核スピン歳差周波数変化の差を測定することに帰結する。そのため、メーザー周波数決定精度はEDM探索実験において直接的な重要性をもっている。H21年度の研究で、メーザー周波数精度が測定時間の延伸によって改善するものの、一定の時間以降で頭打ちとなることを明らかにし、その主要因に静磁場生成用ソレノイドコイルに流す電流の長期的なドリフトがあることを示した。今回これを解決すべく、フィードバックを組み込んだ新たなソレノイドコイル電流源(安定度:～1ppm)を開発し、メーザーシステムに導入した。その結果、ソレノイド電流由来の周波数ドリフトが抑制され、以下に述べるように残る変動要因の特定と解消を次々と可能にした。まず、メーザー周波数ν_0と^<129>Xeセル温度T_<cell>との間の相関が明確に浮き彫りになった。そこでより低温(～50℃)でメーザー発振を行った結果、^<129>Xeセル温度T_<cell>変動の影響を小さくすることができ、ν_0と環境磁場B_<env>の間の明確な相関が明らかになった。このB_<env>変動の効果を補正することにより、測定時間45,000sで周波数精度δv=5.2nHzを得た。またT_<cell>変動によるν_0変動を抑制するために、不活性液体循環による温度コントロールシステムの開発に着手した。環境温度が下がるときは、およそΔT_<cell>≦0.1℃が達成できた。更にEDM測定に向けて、高電圧印加試験を行った。テスト用に空気を封じ込めたサンプルセルに対して6kV印加した場合(E=6kV/cmに対応)、漏洩電流I_<leak>=10pAとなった。現在、^<129>Xeガスを封入した電場印加可能なセルを準備中であり、完成し次第、リーク電流テスト、及び実際のEDM測定を行う予定である。

Move 帰 institutions also に base づ く nuclear ス ピ ン メ ー ザ ー を ^ < 129 > Xe atomic の permanent electric 気 dipole モ ー メ ン ト (EDM) explore be 験 へ applicable す る た め の open 発 を into め た. ^ < 129 > Xe atomic EDM explore と を は electrostatic field magnetic field parallel, お よ び antiparallel に Inca し た interstate の ^ < 129 > Xe nuclear ス ピ ン showed poor cycle count - turn の poor を determination す る こ と に 帰 knot す る. そ の た め, メ ー ザ は ー cycle for decision precision EDM exploration be 験 に お い て direct な importance を も っ て い る. H21 annual の research で, メ ー ザ が ー cycle for precision measurement time の extension に よ っ て improve す る も の の の, time to drop で head dozen ち と な る こ と を Ming ら か に し, そ の primarily for に static magnetic field generated by ソ レ ノ イ ド コ イ ル に flow す current の long-term な ド リ フ ト が あ る こ と を shown し た. Today back to こ れ を solve す べ く, フ ィ ー ド バ ッ ク を group み 込 ん new た だ な ソ レ ノ イ ド コ イ ル current source (stability degree: ~ 1 PPM) を open 発 し, メ ー ザ ー シ ス テ ム に import し た. そ の results, ソ レ ノ イ ド current origin の cycle for ド リ フ ト が inhibit さ れ, the following に above べ る よ う に residual る - move by specific と の null を times 々 と may に し た. ま ず, メ ー ザ ー cycle for argument _0 と ^ < 129 > Xe セ ル temperature T_ < cell > と の の phase between masato が clear に floating き carved り に な っ た. そ こ で よ り low temperature (~ 50 ℃) で メ ー ザ ー 発 line vibration を っ た results, ^ < 129 > Xe セ ル temperature T_ < cell > - the influencing を の small さ く す る こ と が で き, argument _0 と environmental magnetic field B_ < env > の の clear な phase between masato が Ming ら か に な っ た. こ の B_ < env > - move の unseen fruit を corrected す る こ と に よ り, 45000 s で cycle for precision test time delta v = 5.2 nHz を た. ま た T_ < cell > - move に よ る argument _0 - move を inhibit す る た め に, not active liquid circulation に よ る temperature コ ン ト ロ ー ル シ ス テ ム の open 発 に to し た. At an ambient temperature of が, がると が た and およそΔT_<cell> ≤ 0.1℃が are achieved to で た た た. Further にEDM determination に to けて, high voltage printing additional test を line った. テ ス ト 気 with に を sealing じ 込 め た サ ン プ ル セ ル に し seaborne て 6 kv Inca し た occasions (E = 6 kv/cm に 応 seaborne), leakage current I_ < leak > = 10 pa と な っ た. Now, ^ < 129 > Xe ガ ス を し sealed Inca た electric field may な セ ル を prepared で あ り, complete し time, リ ー ク current テ ス ト and び be interstate の EDM line measurement を う designated で あ る.

项目成果

Frequency characteristics of a nuclear spin maser for the search for the electric dipole moment of ^<129>Xe atom

用于寻找^<129>Xe原子电偶极矩的核自旋微波激射器的频率特性

• DOI: 10.1016/j.physe.2010.07.066
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physica E
• 影响因子: 3.3
• 作者: T.Inoue;T.Furukawa;A.Yoshimi;Y.Matsuo;K.Asahi;et al.
• 通讯作者: et al.

原子電気双極子モーメント探索に向けた能動帰還型核スピンメーザーの開発

开发用于寻找原子电偶极矩的主动反馈核自旋脉泽

• 发表时间: 2010
• 作者: 井上壮志;土屋真人;古川武;鈴木都文;林宏憲;七尾翼;吉見彰洋;内田誠;旭耕一郎
• 通讯作者: 旭耕一郎

^<129>Xe原子EDM測定に向けた核スピンメーザー開発の現状

^<129>用于 Xe 原子 EDM 测量的核自旋微波激射器开发现状

• 发表时间: 2010
• 作者: 井上壮志;古川武;林宏憲;土屋真人;七尾翼;吉見彰洋;内田誠;旭耕一郎;松尾由賀利
• 通讯作者: 松尾由賀利

EDM search in a <129>^Xe atom

<129>^Xe 原子中的 EDM 搜索

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Inoue;T.Furukawa;T.Nanao;A.Yoshimi;K.Suzuki;M.Chikamori;M.Tsuchiya;H.Hayashi;M.Uchida;K.Asahi
• 通讯作者: K.Asahi

Development of the Nuclear Spin Maser toward the Atomic EDM search

面向原子 EDM 搜索的核自旋微波激射器的开发

• 发表时间: 2010
• 作者: T.Inoue;T.Furukawa;T.Nanao;A.Yoshimi;K.Suzuki;M.Tsuchiya;H.Hayashi;M.Uchida;K.Asahi
• 通讯作者: K.Asahi