理研、魔法波長を決定 [158879285]

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2019年9月14日

理化学研究所
東京大学
科学技術振興機構

カドミウム光格子時計の魔法波長を決定
－室温で18桁の精度を持つ小型・可搬型光格子時計の実現に道筋－

理化学研究所（理研）開拓研究本部香取量子計測研究室の山口敦史研究員、香取秀俊主任研究員（東京大学大学院工学系研究科教授）らの国際共同研究グループ※は、カドミウム原子を用いた
「光格子時計[1]」の「魔法波長[2]」を実験的に決定しました。

本研究成果は、室温で18桁の精度[3]を持つ小型・可搬型光格子時計の実現につながる重要な成果です。

今回、国際共同研究グループは、カドミウム原子を光格子に捕獲し、光格子レーザーによる光シフト[4]を精密に測定しました。
その結果、光シフトがゼロになる光格子レーザーの波長（魔法波長）を、419.88±0.14ナノメートル（nm、1nmは10億分の1メートル）と決定しました。
さらに、この結果をもとに、カドミウム光格子時計の黒体放射シフト[5]を理論的に見積もったところ、既に実現されているストロンチウム原子やイッテルビウム原子の光格子時計[6]と比べて、
室温で1桁程度小さいことが分かりました。
これにより、カドミウム光格子時計が、室温で18桁の精度を持つ小型・可搬型光格子時計を実現する有力な候補であることが明らかになりました。

本研究は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』の掲載に先立ち、オンライン版（9月13日付け：日本時間9月14日）に掲載される予定です。

http://www.riken.jp/pr/press/2019/20190914_1/

補足説明

魔法波長
一般に、原子の分極率は電子状態によって異なるため、生じる光シフトも電子状態によって異なる。
その結果、光格子中では、二つの電子状態間の光シフト量の差分だけ共鳴周波数が変化する。
ところが、特定の周波数で光トラップを作ると、二状態の電気分極率が等しくなり、共鳴周波数の変化をゼロにできる。
このような、二状態の電気分極率が等しくなる波長を魔法波長と呼ぶ。