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Search for the time-variation of the fundamental physical constant by long-term operation of an optical lattice clock using a light-controlled slow atomic beam source

通过使用光控慢原子束源的光学晶格钟的长期运行来搜索基本物理常数的时间变化

基本信息

批准号：
22K04942
负责人：
安田正美
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

原子時計の終わることのない高精度化の動機として、時間標準の高度化と並び、標準理論の検証や暗黒物質探索など基礎物理学への貢献が挙げられる。特に、超微細構造定数などの基礎物理定数の恒常性検証のために、異種原子の時計遷移の周波数比を長期間にわたり高精度に測定する必要がある。また、2030年頃に予定されている秒の再定義に向けて、光時計による国際原子時の定期的な校正を着実に実施していくことが求められている。これらの観点から、光格子時計の長期連続運転のための障害のひとつとなっていた原子線シャッター等の機械的可動部を排除するために、申請書独自の考案による光制御型低速原子線源の光格子時計への実装を本研究課題のマイルストーンとして設定している。特に、この原子線源動作の信頼性向上を目指す観点から、酸化イッテルビウムの光解離反応機構の解明のために、本年度においては、表面形状の良く定義された酸化イッテルビウム試料の作成を行った。このために、粉末試料のプレス機を設計・製作し、種々の環境条件や圧縮条件において試作を行い、ある条件下において、期待する良く表面状態の定義された酸化イッテルビウム資料を作成した。それと並行して、時間周波数国家標準UTC(NMIJ)の堅牢化、及び、高度化を実施した。具体的には、無停電電源装置更新、並びに、原振の水素メーザー交換である。これにより、信頼性向上とともに、光格子時計の周波数測定の短期および長期安定度が改善されることとなった。

The ultimate goal of atomic time measurement is to improve the accuracy of time systems, to verify the standard model, and to explore the contribution of dark matter to basic physics. It is necessary to measure the steadiness of fundamental physical parameters such as ultra-fine structure parameters, time-dependent migration of heterogeneous atoms, and the ratio of cycles to waves over a long period of time with high accuracy. For the year 2030, the definition of the second will be redefined and the periodic calibration of the International Atomic Time will be implemented. This paper describes the design of the optical lattice time meter for the purpose of solving the problems caused by the long-term continuous operation of the optical lattice time meter and the elimination of mechanical movable parts such as atomic lines. In particular, the reliability of the atomic source action is pointed out, and the photodissociation reaction mechanism of the acid source is analyzed. In this year, the surface shape is well defined, and the acid source sample is prepared. Design, manufacture, and environmental conditions of the powder sample, as well as pressure conditions, test conditions, and expectations. The national standard UTC(NMIJ) for the number of time cycles has been implemented in a stable, high and low level. Specific, no power failure device update, and the original vibration of the water element exchange. The short-term and long-term stability of the optical lattice time meter is improved.