【研究分野】素粒子、原子核、宇宙物理およびその関連分野

【研究領域課題番号】17H06205 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ポジトロニウム / エキゾチック原子 / レーザー冷却 / フェムト秒光周波数コム / ボース・アインシュタイン凝縮 / 素粒子実験 / 光周波数コム / 量子エレクトロニクス

【研究成果の概要】

反物質を含む原子であるポジトロニウムのレーザー冷却をはじめて実現するための、長時間持続で広帯域かつパルス内周波数チャープを有する深紫外パルスレーザーの開発に成功した。また、光ファイバー網を通じて光周波数標準に厳密に安定化可能なフェムト秒光周波数コムを実現し、加速器施設等の非光学実験室環境においても超高精度な遷移周波数測定を実現できるようになった。固体空孔内で予冷された高密度ポジトロニウムの生成のため、陽電子からの生成効率の材料選定による向上、および陽電子ビームの時間空間領域での圧縮を実現し、さらにエアロゲル空孔内での1S-2P遷移の観測に成功した。

【研究の社会的意義】

本研究成果を拡張することで、反物質を含む原子を実際に超低温状態にしてその遷移周波数を正確に測定することが可能となる。これは、最も精密に実験との比較が可能な量子電磁力学の厳密な検証となる他、反物質に働く重力の効果が日常の物質と同一であるか否かという物理学の根本的な問題の解明につながる。また、集団の量子縮退状態を形成することが可能となり、この新物質相の解明は物理学の進展に大きく貢献するほか、新奇ガンマ線光源としての活用も期待されている。本研究は、これらのような新しい学術分野の開拓につながる大きな一歩となったと考えられる。

【研究種目】挑戦的研究(開拓)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)