冷却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

使用冷却钫原子寻找电子的永久电偶极子效率

• 批准号: 13J10612
• 负责人: 早水 友洋
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10612/
• 关键词: 永久電気双極子能率; 原子分光; ラムゼー共鳴; 電気双極子能率; 基本対称性の破れ; フランシウム; レーザー冷却; 磁気光学トラップ; 光双極子トラップ

レーザー冷却フランシウム（Fr）原子を用いた次世代電子電気双極子能率(EDM)探索の実験技術確立に向けて、昨年度のトラップ技術の開発に続き、本年度は測定技術を確立するための研究を行った。電子EDMの測定上限値更新に必要な1 μHzの周波数測定精度を可能とするため、原子の精密分光法であるラムゼー共鳴の開発を行った。Frと化学的性質が同じである安定な87Rb原子を冷却し、基底状態の超微細構造間F = 1 ～ F = 2に6.8 GHzのマイクロ波を照射することで、ラムゼーフリンジを観測した。ここでは、磁気光学トラップ(MOT)によって冷却・蓄積されたRb原子を、トラップ光と四重極磁場を切ることで解放し、この冷却原子集団にポンピング光を入射してF = 1の状態に原子を揃え、20 μsのマイクロ波パルスを時間間隔Tで2回照射した。そのうえで、マイクロ波の照射前後のF = 2の原子によるプローブ光の吸収強度を観測した。結果、T = 300 μsでのラムゼーフリンジの観測に成功するとともに、Tを長くすることでフリンジ間隔が細くなり、周波数の分解能が向上する様子が観測された。今後、前年度に開発を行った光双極子力トラップ(ODT)と組み合わせることでTを伸ばし、さらなる周波数分解能向上を目指す。さらに2年間の開発を通じて得られたパラメータをもとに、210Fr原子をODTで捕獲しながらEDM測定を行った場合に生じると予測される系統誤差について定量的な計算を行った。この結果、この測定系における特徴的な問題として、ODTのレーザー光に起因するACシュタルクシフトの偏光の揺らぎと、捕獲された冷却原子同士の衝突シフトの不確かさが、実験の系統誤差に影響することを示した。このように冷却原子を用いたEDM探索に必要な測定技術を開発し、様々な系統誤差を具体的に見積もることで、研究を大きく進展させた。

The research on the establishment of the next generation electron dipole energy (EDM) exploration technology for the cooling system (Fr) atomic energy application, the development of the first generation electron dipole energy (EDM) technology in the past year, and the establishment of the second generation electron dipole energy (EDM) measurement technology in the current year The upper limit of electron EDM measurement is necessary to update the accuracy of 1 μHz cycle number measurement, and the development of atomic resonance is possible. The chemical properties of Fr are the same, stable and stable, and the ultra-fine structure of the substrate is F = 1 ~ F = 2. The radiation of 6.8 GHz waves is measured. For example, magnetic and optical emission (MOT) is used to cool and accumulate Rb atoms, light and quadrupole magnetic field. For example, it is used to cool atom clusters, light is incident, F = 1, atomic emission is 20 μs, and the time interval T is 2 times. The absorption intensity of F = 2 atoms before and after irradiation was measured. Results: T = 300 μs, T = 300 μ s, In the future, the development of the optical dipole force (ODT) and the combination of T and T will be pointed out. In the past two years, the system error of EDM measurement has been calculated. The results show that the measurement system is characterized by problems such as polarization, capture of cooling atoms, and system errors due to ODT's optical polarization. The development of the necessary techniques for the determination of these cooling atoms and their application to EDM are discussed in detail below.

项目成果

Laser cooled francium factory for the electron electric dipole moment search

用于电子电偶极矩搜索的激光冷却钫工厂

• 发表时间: 2014
• 期刊: JPS Conf. Proc.
• 作者: H;Kawamura;S. Ando;T. Aoki;H. Arikawa;S. Ezure;K. Harada;T. Havamizu;T. Inoue;T. Ishikawa;M. Itoh;K. Kato;T. Kato;H. S. Nataraj;T. Sato;A. Uchiyama;T. Aoki;T. Furukawa;A. Hatakeyama;K. Hatanaka;K. Imai;T. Murakami;Y Shimizu;T. Wakas;T. Inoue et al. (全25名中12番目);Tomoya Sato et al. (全25名中13番目);Tomohiro Hayamizu et al. (全25名中9番目)
• 通讯作者: Tomohiro Hayamizu et al. (全25名中9番目)

フランシウムを用いた電子EDM探索のための光双極子トラップ

使用钫进行电子 EDM 搜索的光学偶极子陷阱

• 发表时间: 2014
• 作者: 田宮 裕治;Chun-Biu Li;渡邉 力也;野地 博行;小松崎 民樹;早水友洋，原田健一，江連咲紀，青木貴稔，川村広和，井上壮志，伊藤正俊，加藤智洋，佐藤智哉B，有川裕士，安藤峻，石川泰佑，加藤浩，青木隆宏，内山愛子，今井憲一，清水康弘，H. S. Nataraj，畠山温，畑中吉治，古川武，村上哲也，吉田英智，若狭智嗣，酒見泰寛
• 通讯作者: 早水友洋，原田健一，江連咲紀，青木貴稔，川村広和，井上壮志，伊藤正俊，加藤智洋，佐藤智哉B，有川裕士，安藤峻，石川泰佑，加藤浩，青木隆宏，内山愛子，今井憲一，清水康弘，H. S. Nataraj，畠山温，畑中吉治，古川武，村上哲也，吉田英智，若狭智嗣，酒見泰寛

電子EDM探索に向けた冷却原子を用いたラムゼーフリンジの観測

使用冷原子观察拉姆齐条纹进行电子 EDM 搜索

• 发表时间: 2015
• 作者: 早水友洋;酒見泰寛 et al.
• 通讯作者: 酒見泰寛 et al.

Radioactive ion beam transportation for the fUndamental symmetry study with laser trapped atoms arch for a permanent EDM using laser cooled radioactive atom

放射性离子束传输，用于利用激光捕获原子拱进行基本对称性研究，以使用激光冷却放射性原子进行永久电火花加工

• DOI: 10.1063/1.4852218
• 发表时间: 2014
• 期刊: Review of Scientific Instmments
• 作者: H. Arikawa;S. Ando;T. Aoki;S. Ezure;K. Harada;T. Havamizu;T. Inoue;T. Ishikawa;M. Itoh;H. Kawamura;K. Kato;T. Kato;A. Uchiyama;T. Aoki;T. Furukawa;A. Hatakeyama;K. Hatanaka;K. Imai;T. Murakami;H. S. Nataraj;T. Sato;Y. Shimizu;T. Waka
• 通讯作者: T. Waka