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* 低温光共振器実験 - 実験背景の詳細 [#j8aff931]
周波数標準には高い正確性と安定度が求められる。原子時計の...
は、様々な摂動による遷移周波数のシフトを取り除く必要があ...
は測定対象原子を孤立させることが望ましく、トラップされた...
た光時計がまず研究されてきた。しかしこの方法では測定対象...
で測定結果の量子揺らぎが大きく、高い安定度に到達するには...
定が必要になるという問題があった。
この問題に対するひとつの解として、2001年に東大工学部の香...
よって光格子時計のアイディアが発表された[1]。これは、多数
の中性原子を格子状のレーザートラップに捕獲しつつも、トラ...
波数を工夫することでトラップ電場による周波数シフトを打ち...
なものである。光格子時計では多数の原子を使えるため、正確...
間の測定で非常に高い安定度に到達することができる。現在ま...
学部の香取グループを始めとして米国のNISTや仏SYRTEのグルー...
格子時計の開発に成功し、2006年には国際度量衡委員会によっ...
秒の二次表現として採択された。
光格子時計の原理的安定度は1秒で10^-18程度であるが、現在達...
周波数安定度はこれより三桁ほど下がる。これは、現在の安定...
子揺らぎではなく、プローブレーザーの周波数安定度によって...
ているからである。従って、光時計の限界性能を達成するには...
ブレーザーの開発が鍵を握っている。プローブレーザーの周波...
ザーを安定な光共振器にロックする手法が有効である。この方...
周波数の安定度が共振器長の安定度に置き換えられるため、い...
の変動を抑えるかが焦点となる。現在では振動による弾性変形...
抑える技術が発展し、10^-15程度の周波数安定度が達成されて...
2004年に坪野研OBの沼田氏によって、現在の周波数安定化の限...
器を構成する鏡の熱振動によって決まっている事が示された[2]...
必要がある。
揺動散逸定理によれば、熱雑音は温度と材質の機械損失に比例...
熱雑音を低減するには、機械損失の低い材料を使い、温度を下...
本となる。サファイアは低温において非常に低い機械損失を持...
いる[3]。また、一般的に安定化用共振器に使われるULEガラス
と比べてサファイアは固い物質なので弾性変形が少ないと考え...
は熱膨張係数も極めて低くなるので、共振器のスペーサーとし...
特性を持つ。本研究では、低温のサファイア光共振器を用いて...
1秒のアラン分散で10^-17という周波数安定度を目指す。
** 応用 [#h0c4af8c]
本研究の目標である10^-18という周波数安定度のプローブレー...
ば、光格子時計の理論的限界である10^-18の安定度に100秒とい...
定で到達可能である。同じ安定度に到達するのに単一イオン時...
かると見積もられているのと比べると別次元の安定度である。...
を持つ時計では、地表1cmの高さ変化で生じる重力赤方偏移さえ...
これは相対論の検証実験に使える他、地球物理学的観測への応...
さらに、ある種の宇宙論や超弦理論から予想される微細構造定...
力場との結合に対する検証実験[4]など、単に周波数標準の精度...
に留まらない応用が期待される。
また本研究で製作する低温サファイア共振器を用いれば、低温...
音を直接測定可能になる。特に、低温において鏡のコーティン...
響を熱雑音に及ぼすかは重力波の分野で現在議論の的となって...
器の設計に大きな影響を及ぼす[5]。本研究によって直接熱雑音を
観測できればこの論争に決着をつけるのみならず、異なるコー...
較することで、より良いコーティングの設計に向けた指針を示...
以上のように、本研究は周波数標準と重力波双方の分野にとっ...
つ。
** 参考文献 [#ba7d44a0]
[1] H. Katori, '''Proceedings of the 6th Symposium on Fre...
[2] K. Numata, A. Kemery and J. Camp, '''Phys. Rev. Lett....
[3] T. Uchiyama, et al., '''Phys. Lett. A''', ''261''(199...
[4] S. Blatt, et al., '''Phys. Rev. Lett.''' ''100'' (200...
[5] I. Martin, et al., '''Class. Quantum Grav.''' ''25'' ...
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* 低温光共振器実験 - 実験背景の詳細 [#j8aff931]
周波数標準には高い正確性と安定度が求められる。原子時計の...
は、様々な摂動による遷移周波数のシフトを取り除く必要があ...
は測定対象原子を孤立させることが望ましく、トラップされた...
た光時計がまず研究されてきた。しかしこの方法では測定対象...
で測定結果の量子揺らぎが大きく、高い安定度に到達するには...
定が必要になるという問題があった。
この問題に対するひとつの解として、2001年に東大工学部の香...
よって光格子時計のアイディアが発表された[1]。これは、多数
の中性原子を格子状のレーザートラップに捕獲しつつも、トラ...
波数を工夫することでトラップ電場による周波数シフトを打ち...
なものである。光格子時計では多数の原子を使えるため、正確...
間の測定で非常に高い安定度に到達することができる。現在ま...
学部の香取グループを始めとして米国のNISTや仏SYRTEのグルー...
格子時計の開発に成功し、2006年には国際度量衡委員会によっ...
秒の二次表現として採択された。
光格子時計の原理的安定度は1秒で10^-18程度であるが、現在達...
周波数安定度はこれより三桁ほど下がる。これは、現在の安定...
子揺らぎではなく、プローブレーザーの周波数安定度によって...
ているからである。従って、光時計の限界性能を達成するには...
ブレーザーの開発が鍵を握っている。プローブレーザーの周波...
ザーを安定な光共振器にロックする手法が有効である。この方...
周波数の安定度が共振器長の安定度に置き換えられるため、い...
の変動を抑えるかが焦点となる。現在では振動による弾性変形...
抑える技術が発展し、10^-15程度の周波数安定度が達成されて...
2004年に坪野研OBの沼田氏によって、現在の周波数安定化の限...
器を構成する鏡の熱振動によって決まっている事が示された[2]...
必要がある。
揺動散逸定理によれば、熱雑音は温度と材質の機械損失に比例...
熱雑音を低減するには、機械損失の低い材料を使い、温度を下...
本となる。サファイアは低温において非常に低い機械損失を持...
いる[3]。また、一般的に安定化用共振器に使われるULEガラス
と比べてサファイアは固い物質なので弾性変形が少ないと考え...
は熱膨張係数も極めて低くなるので、共振器のスペーサーとし...
特性を持つ。本研究では、低温のサファイア光共振器を用いて...
1秒のアラン分散で10^-17という周波数安定度を目指す。
** 応用 [#h0c4af8c]
本研究の目標である10^-18という周波数安定度のプローブレー...
ば、光格子時計の理論的限界である10^-18の安定度に100秒とい...
定で到達可能である。同じ安定度に到達するのに単一イオン時...
かると見積もられているのと比べると別次元の安定度である。...
を持つ時計では、地表1cmの高さ変化で生じる重力赤方偏移さえ...
これは相対論の検証実験に使える他、地球物理学的観測への応...
さらに、ある種の宇宙論や超弦理論から予想される微細構造定...
力場との結合に対する検証実験[4]など、単に周波数標準の精度...
に留まらない応用が期待される。
また本研究で製作する低温サファイア共振器を用いれば、低温...
音を直接測定可能になる。特に、低温において鏡のコーティン...
響を熱雑音に及ぼすかは重力波の分野で現在議論の的となって...
器の設計に大きな影響を及ぼす[5]。本研究によって直接熱雑音を
観測できればこの論争に決着をつけるのみならず、異なるコー...
較することで、より良いコーティングの設計に向けた指針を示...
以上のように、本研究は周波数標準と重力波双方の分野にとっ...
つ。
** 参考文献 [#ba7d44a0]
[1] H. Katori, '''Proceedings of the 6th Symposium on Fre...
[2] K. Numata, A. Kemery and J. Camp, '''Phys. Rev. Lett....
[3] T. Uchiyama, et al., '''Phys. Lett. A''', ''261''(199...
[4] S. Blatt, et al., '''Phys. Rev. Lett.''' ''100'' (200...
[5] I. Martin, et al., '''Class. Quantum Grav.''' ''25'' ...
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