光格子共存磁力計を用いたフランシウム原子による電子の永久電気双極子能率探索

使用光学晶格共存磁力计寻找钫原子电子的永久电偶极子效率

• 批准号: 16J01466
• 负责人: 内山 愛子
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01466/
• 关键词: レーザー冷却; EDM; 共存磁力計; 光格子; 実験核物理

本研究では、電子の電気双極子能率(EDM)をフランシウム(Fr)原子を用いて探索するための高精度探索技術の確立を目指して研究を行った。電子EDMは時間反転対称性や空間反転対称性の破れを表す物理量であるためその大きさは極めて小さいが、重い原子においてはその効果が増幅されることが分かっている。そこで本研究では、Fr原子EDMを高精度に測定するために用いる共存磁力計の開発を行った。Fr原子EDMを測定するためには、原子に電場を印加した場合のエネルギー変化を測定するが、この際に原子を保持するための光格子と量子化軸を定めるために印加する静磁場によっても原子にエネルギー変化が生じるため、これらの変動を抑制すると同時に精密に測定することが重要となる。そこで、Fr原子とともにEDM増幅率の小さいルビジウム(Rb)原子を同時に光格子中に捕獲し静磁場や光格子の変動を測定する光格子共存磁力計の開発を行った。平成29年度までに1台の光源と電気光学変調器を用いて二核種のRb原子を磁気光学トラップ(MOT)により効率よく捕獲することに成功しており、今年度は二核種MOT中の原子を核種ごとにイメージングするため、光源を2台に増強させたうえで吸収イメージングを行った。これにより、トラップ中の原子を核種ごとにイメージングできただけでなく、それぞれの各種の温度測定を行うことができた。また、MOTによって冷却された原子を用いた磁場観測を行った。MOTによって冷却された原子を磁場中で光ポンピングすると、原子はスピン歳差運動を行う。原子がスピン歳差運動することで、屈折率が変化する。原子にプローブ光を照射し透過光の偏光面の時間変化を観測することで、Rb原子のそれぞれの核種と二核種同時での測定をそれぞれ成功させることができた。以上のように、共存磁力計開発で重要となる原理検証を完了させることができた。

在这项研究中，我们进行了研究，目的是建立高精度搜索技术，以使用Francium（FR）原子来搜索电子偶极效率（EDM）。电子EDM是一个物理量，代表时间和空间反转对称性中断裂，因此其大小非常小，但已经发现其效果在重原子中得到了扩增。因此，在这项研究中，我们开发了一种用于高精度测量FR-ATOMIC EDM的共存磁力计。为了测量FR原子EDM，测量将电场应用于原子时的能量变化，但是目前，由于光学晶格以保持原子的光度，在原子中发生了能量变化，并且应用静态磁场以定义量化轴，因此对于抑制这些波动并精确地测量了它们很重要。因此，我们开发了一种光学晶格共存磁力计，该磁力计，同时捕获光学晶格中具有小EDM扩增因子以及FR原子的Rubidium（RB）原子，并测量静态磁场和光学晶格的波动。到2017年，我们使用单个光源和电气调制器成功地成功地使用了磁光陷阱（MOT）成功捕获了双核RB原子。今年，为了在每种核素的双核MOT中成像原子，我们在吸收成像之前将光源的数量增加到两个。这不仅允许每种核素中陷阱中原子的图像，而且可以为每个陷阱的各种温度测量值。另外，使用MOT冷却的原子进行磁场观测。当将MOT冷却的原子光学地泵入磁场时，原子会经历自旋进动。随着原子旋转进动的移动，折射率变化。通过用探针光照射原子并观察传输光的极化平面的随时间变化，可以实现每个RB原子的每个核素和二核的同时测量。如上所述，我们已经能够完成对原理的验证，这对于共存磁力计的发展很重要。

项目成果

Frequency Measurement of Tellurium Lines Near Calcium

钙附近碲线的频率测量

• DOI: 10.7566/jpsj.86.124301
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: 川村広和;井上壮志;Umakanth Dammalapati et al.（全10名中5番目）
• 通讯作者: Umakanth Dammalapati et al.（全10名中5番目）

Development of a dual isotope rubidium co-magnetometer toward electron EDM search using laser cooled francium

开发双同位素铷共磁强计，使用激光冷却钫进行电子 EDM 搜索

• 发表时间: 2016
• 作者: A. Uchiyama;K. Harada;K. Sakamoto;T. Inoue;S. Ito;M. Itoh;H. Kawamura;K. S. Tanaka;U. Dammalapati;R. Yoshioka and Y. Sakemi
• 通讯作者: R. Yoshioka and Y. Sakemi

電子の永久電気双極子能率探索に向けた冷却85Rb, 87Rb原子の同時スピン緩和時間測定

同时测量冷却的 85Rb 和 87Rb 原子的自旋弛豫时间，以寻找电子的永久电偶极子效率

• 发表时间: 2018
• 作者: 内山愛子;原田健一;坂本幸祐;伊藤沙希;伊藤正俊;井上壮志;川村広和;田中香津生;U. Dammalapati;吉岡里紗;青木貴稔;畠山温;高橋義朗;酒見泰寛
• 通讯作者: 酒見泰寛

Dual isotope transfer in a double magneto-optical trap system for cooled rubidium co-magnetometer toward search for electron electric dipole moment

用于冷却铷共磁强计的双磁光陷阱系统中的双同位素转移以寻找电子电偶极矩

• 发表时间: 2018
• 作者: A. Uchiyama;K. Harada;K. Sakamoto;T. Inoue;S. Ito;M. Itoh;H. Kawamura;K. S. Tanaka;U. Dammalapati;R. Yoshioka and Y. Sakemi
• 通讯作者: R. Yoshioka and Y. Sakemi

電子EDM探索に向けた冷却不安定原子生成の研究

用于电子电火花勘探的冷不稳定原子生成研究

• 发表时间: 2017
• 作者: 川村広和;井上壮志;Umakanth Dammalapati et al.（全10名中5番目）;Umakanth Dammalapati et al.（全14名中10番目）;Kazufumi Ninomiya et al.（全22名中8番目）;M. Itoh et al.（全13名中11番目）;川村広和他;H. Kawamura et al.;川村広和他
• 通讯作者: 川村広和他