ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮の実現

正电子素玻色-爱因斯坦凝聚的实现

• 批准号: 17J03691
• 负责人: 周 健治
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J03691/
• 关键词: 反物質; ポジトロニウム; レーザー冷却; 光励起; 表面相互作用; シリカ; 多孔質; レーザー分光; 冷却原子; レーザー; 微細加工

ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮実現に必須の技術である、レーザー冷却を実施するための研究開発が進んだ。主な成果は次の2点である。1. 2P励起状態にあるポジトロニウムとシリカとの間にはたらく崩壊相互作用の検証近年、ポジトロニウムを多孔質中で2P状態に遷移すると、ガンマ線への崩壊が促進されることが発見された。レーザー冷却にはこの遷移を用いるため、崩壊が生じる機構を解明し、抑制する手法を考案する必要がある。今年度の研究では、シリカエアロゲルという多孔質中での遷移や崩壊現象を定量的・系統的に観測した結果に基づき、崩壊現象が2P状態の低い束縛エネルギーと高い誘電率によって引き起こされているという機構を提唱した。この成果により、崩壊現象の抑制を目指したさらなる研究の方向性が決定づけられた。2. 真空中での効率の良い光励起方法の開発1. で述べた事情により、多孔質中でのレーザー冷却実現には障壁が多いため、励起状態の崩壊が起きない真空中でのレーザー冷却実現の準備を進めた。真空中での冷却により、遷移周波数精密測定への応用が可能となる。真空中で運動するポジトロニウムを効率良く冷却するためには、飛程50 mmの領域にレーザーを照射し続ける必要があるが、単純にビーム径を広げただけでは、飽和強度が得られなくなってしまう。そこで本研究では、レーザーを合わせ鏡の間で往復させることで、実効的な光照射領域を拡張したセットアップを構築し、励起効率を増加することを考案した。また、ポジトロニウムは、シリカプレートで挟むことにより、レーザー照射領域に閉じ込める。このセットアップの動作確認を行い、およそ300 nsにわたりポジトロニウムを励起し続けることに成功した。このセットアップにより、効率の良いレーザー冷却実証の可能性を高めることができた。

研发已经进步以实施激光冷却，这是一种使用正电子缩合实现Bose-Einstein凝结至关重要的技术。主要结果是以下两个点：1。验证近年来2p激发状态下正电子和二氧化硅之间作用的衰减相互作用的验证，已经发现，在多孔中向2p态过渡到2P状态会促进腐烂到γ射线。由于这种过渡用于激光冷却，因此有必要阐明发生衰减的机制并设计一种抑制它的方法。今年的研究提出了一种机制，该机制是基于对二氧化硅空气的多孔形式的定量和系统观察到的定量和系统观察结果，该机制是由2p状态下的低约束能量和高介电常数引起的。该结果决定了旨在抑制崩溃现象的进一步研究方向。 2。真空1中有效的光激发方法的开发。由于1中提到的情况，在多孔材料中实现激光冷却的障碍，因此已经做出了准备，以在没有发生激发状态的衰减的真空中实现激光冷却。在真空中冷却可以在精确过渡频率测量中应用。为了在真空中有效冷却正电子，必须继续将激光照射到50毫米的范围，但仅仅扩大束直径将无法实现饱和强度。因此，在这项研究中，我们设计了一种设置，该设置通过将激光器结合和在镜子之间的往复式结合并提高激发效率来扩展有效的光照射区域。此外，正电子通过用二氧化硅板夹住激光照射区域。我们已经检查了此设置的操作，并设法继续激发正电子的大约300 ns。该设置增加了有效的激光冷却示范的可能性。

项目成果

ボース・アインシュタイン凝縮実現のためのポジトロニウム冷却

正电子冷却实现玻色-爱因斯坦凝聚

• 发表时间: 2021
• 作者: 石田明;橋立佳央理;難波俊雄;浅井祥仁;五神真;田島陽平;小林拓豊;魚住亮介;周健治;蔡恩美;吉岡孝高;大島永康;オロークブライアン;満汐孝治;伊藤賢志;熊谷和博;鈴木良一;藤野茂;兵頭俊夫;望月出海;和田健;甲斐健師
• 通讯作者: 甲斐健師

ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却III

正电子冷却III旨在玻色-爱因斯坦凝聚

• 发表时间: 2019
• 作者: 橋立 佳央理;周 健治;山田 恭平;石田 明;難波 俊雄;浅井 祥仁;五神 真;田島 陽平;蔡 恩美;吉岡 孝高;大島 永康;オローク ブライアン;満汐 孝治;伊藤 賢志;熊谷 和博;鈴木 良一;藤野 茂;兵頭 俊夫;望月 出海;和田 健;甲斐 健師
• 通讯作者: 甲斐 健師

ボース・アインシュタイン凝縮を目指したポジトロニウム冷却II

正电子冷却II旨在玻色-爱因斯坦凝聚

• 发表时间: 2019
• 作者: 周 健治;山田 恭平;橋立 佳央理;石田 明;難波 俊雄;浅井 祥仁;五神 真;田島 陽平;蔡 恩美;吉岡 孝高;大島 永康;オローク ブライアン;満汐 孝治;伊藤 賢志;熊谷 和博;鈴木 良一;藤野 茂;兵頭 俊夫;望月 出海;和田 健;甲斐 健師
• 通讯作者: 甲斐 健師

ポジトロニウムレーザー冷却のための新しいシリカキャビティとガンマ線検出手法の試験

测试用于正电子激光冷却的新型石英腔和伽马射线检测方法

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Yamada;K. Shu;K. Hashidate;A. Ishida;T. Namba;S. Asai;M. Kuwata-Gonokami;Y. Tajima;C. Eumni;K. Yoshioka;N. Oshima;B E O’Rourke;K. Michishio;K. Ito;K. Kumagai;R. Suzuki;S. Fujino;T. Hyodo;I. Mochizuki;K. Wada;周 健治，山田 恭平，橋立 佳央理，石田 明，難波 俊雄，浅井 祥仁， 五神 真， 田島 陽平，蔡 恩美，吉岡 孝高，大島 永康，オローク ブライアン，満汐 孝治， 伊藤 賢志，熊谷 和博，鈴木 良一，藤野 茂， 兵頭 俊夫，望月 出海，和田 健，甲斐 健師;S. Hosokawa;周健治，石田明，村吉諄之，難波俊雄，浅井祥仁，蔡恩美，吉岡孝高，大島永康，オロークブライアン，満汐孝治，伊藤賢志，熊谷和博，藤野茂，兵頭俊夫，望月出海，和田健，川合健太郎
• 通讯作者: 周健治，石田明，村吉諄之，難波俊雄，浅井祥仁，蔡恩美，吉岡孝高，大島永康，オロークブライアン，満汐孝治，伊藤賢志，熊谷和博，藤野茂，兵頭俊夫，望月出海，和田健，川合健太郎

Positron focusing system and positronium thermalization measurement for realizing postronium Bose-Einstein condensation

实现后子玻色-爱因斯坦凝聚的正子聚焦系统和正子热化测量

• 发表时间: 2018
• 作者: A. Ishida;K. Shu;K. Yamada;T. Namba;S. Asai;E. Chae;K. Yoshioka;M. Kuwata-Gonokami;N. Oshima;B. E. O’Rourke;K. Michishio;K. Ito;K. Kumagai;R. Suzuki;S. Fujino;T. Hyodo;I. Mochizuki;K. Wada;K. Kawai
• 通讯作者: K. Kawai