キセノン原子の電気双極子モーメントの高感度探索

点击翻译按钮获取中文摘要

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。