表面コーティングで切り拓くアルカリ原子超微細準位間の運動誘起共鳴

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本年度はまず、前年度に行ったパラフィン表面でのアルカリ金属原子ビームの散乱実験の結果を論文にまとめ、学術雑誌Physical Review Aに投稿し、出版に至った。論文投稿後は、本研究課題の本題である、アルカリ金属原子基底状態の超微細準位間の運動誘起共鳴を観測する実験を行った。周期磁場は縞状の周期磁区構造を持つ磁性ガーネット薄膜で発生させ、この磁性ガーネット薄膜に入射するスピン偏極カリウム原子ビームの超微細準位間の運動誘起共鳴の観測を試みた。磁性ガーネット薄膜は回転できるホルダーにマウントされ、原子ビームの進行方向と縞の向きとの角度を変えることができる。原子進行方向と縞との角度を変えると原子が感じる振動磁場の周波数を実効的に変えることができ、共鳴条件を満たせば運動誘起共鳴が生じ原子ビームの偏極が崩れる。磁性ガーネット表面での散乱で偏極度が崩れないように、ガーネット表面はパラフィンでコーティングした。実験の結果、縞と原子運動方向の角度を変えると偏極度は変化し、縞と運動方向が平行な時は偏極度が高く、縞と運動方向が直交している時は偏極度が低かった。この実験結果は運動誘起共鳴による偏極度の変化で直感的に説明できる。また、原子が感じる磁場による原子状態の時間発展を数値計算し、運動誘起共鳴による偏極度の変化を計算した。その結果、実験結果を説明できる計算結果となった。以上の結果から、アルカリ金属原子の基底超微細準位間の運動誘起共鳴を初めて観測できたと考えている。これらの結果は、沖縄で開催された国際会議 The 11th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA 2019) および日本物理学会第74回年次大会で発表した。