-
EDM測定とフェッシュバッハ共鳴による分子生成
東大院総合 青木 貴稔
－+
-
発表内容
1. レーザー冷却とボースアインシュタイン凝縮
2. フェッシュバッハ共鳴
3. EDM測定と分子の実験
4. フェッシュバッハ共鳴による分子生成
5. まとめ
-
背景
A. EinsteinS. N. Bose
1925年アインシュタインによる「ボース・アインシュタイン凝縮」の予言
1995年 87Rb原子気体でボース凝縮が実現
その後様々な原子種でボース凝縮体が実現
Rb，Na，Li，H，K，He，Cs，Yb，Cr
フェッシュバッハ共鳴により原子間相互作用が制御可能
-
Boson Fermion
Quantum Degeneracy
ボース･アインシュタイン凝縮(BEC)
フェルミ縮退
-
ボース･アインシュタイン凝縮(BEC)とフェルミ縮退の相転移温度
T (K)BECの条件位相空間密度
...612.2
2
2/32
3
Tk
hn
n
B
dB
(MIT)
Fermi degeneracy
気体原子の量子縮退 < 1 mK
-
レーザー冷却と磁気光学トラップ(MOT)
-
蒸発冷却
弾性衝突レート
～ n v
( = 8a2)
-
鳥井先生
-
フェッシュバッハ共鳴
Feshbach Resonance
Atom Laser
Atom OpticsPolar Molecule
Three-body, and
four body physics
Quantum Gate
Controlling
two-body interactionCreating Molecule
BCS-BEC crossover Effimov state
Quantum Simulator
Optical Lattice
Condensed Matter Physics
-
フェッシュバッハ共鳴
B
共鳴
A
原子間距離
エネルギー
フェッシュバッハ共鳴とは・スピン状態の違うポテンシャルの束縛状態と共鳴する現象
原子
分子
磁場によるゼーマン効果でAとBのエネルギー差を変化させる共鳴付近で散乱長aが変化
abg 磁場0のときの散乱長Δ 共鳴幅
B0 共鳴磁場
フェッシュバッハ共鳴付近での散乱長の変化の様子
abg
BB0
a
0
D
a＞0斥力
a＜0引力
散乱長
-
2原子の衝突
散乱後の波動関数
微分断面積 散乱振幅
低温ではl=0のみ寄与する
の時0)( rV
:0 位相のずれ
の時0)( rV
例
-
散乱長
ll
lk
fd
2
02
2
sin)12(4
6
6C
R
フェッシュバッハ共鳴では散乱長aを磁場Bでコントロール出来る
全断面積0
2
2
2sin
4
k
fd
)sin()( 0 krru
:0a ボーア半径～0.52Å
散乱長aa
ka
k
0tanlim
a
-
Collision
- Boson
Scattering cross section = 4a2
= 8a2
a : scattering length
- Fermion = 0
= 4a2
Pauli Blocking
B. DeMarco et al.,
PRL86, 5409 (2001)
B. DeMarco et al.,
PRL82, 4208 (1999)
-
フェッシュバッハ共鳴の観測方法
4
3 aK
磁場 B
原子集団
ヘルムホルツ配置のコイル非弾性の三体衝突が増加するので原子が減少する
MIT
trtrgzVm
trt
i ,,,2
,22
2
BECのグロスピタエフスキー方程式
-
フェッシュバッハ共鳴と分子生成
R
R
原子A 原子B
B
２原子の初期状態でのエネルギー（open channel）と、スピンの異なる状態(closed
channel)での束縛状態エネルギーが等しいとき、共鳴が起こる。
２原子 分子energ
y
スピン
束縛状態
DE=0のとき共鳴
スピンの異なる状態は、ゼーマンエネルギーの磁場依存性が異なるため、磁場を用いてDEをコントロールでき、ある磁場でエネルギーが等しくなる。磁場を断熱的に掃引すると、原子状態から分子状態へ移行する。
磁場を掃引する
初期状態
束縛状態
初期状態
原子間の相互作用
-
Fermi
surface
k
-k
Attractive force
- Electron (Superconductor)
phonon
- Atom
BCS theory
Cooper pair
-
Fermi
surface
k
-k
Attractive force
- Electron (Superconductor)
phonon
- Atom
Feshbach resonance
BCS theory
Cooper pair
BEC BCS
a5/2,9/2 C. A. Regal, and D. S. Jin, PRL 90, 0230404 (2003)
Y. Ohashi and A. Griffin,
PRL 89, 130402 (2002).
a > 0 a < 0
akET
F
FC
exp
-
DB=Bhold-B0
0.12 G 0.25 G 0.55 G
C. A. Regal, M. Greiner, and D. S. Jin,
PRL 92, 040403 (2004)
akET
F
FC
exp
Condensation of Fermionic atom pairBEC of molecules
40K
M. Greiner, C. A. Regal, and
D. S. Jin,
Nature 426, 538 (2003)
Q. Chen, C. A. Regal, M. Greiner, D. S. Jin,
and K. Levin,
PRA 73, 041601 (2006)
0.19TF 0.06TF
-0.46 G
BEC BCS
0.07TF
-5/2
-7/2
-9/2F = 9/2
mF
202.10 G
BCS-BEC crossovera > 0 a < 0
-
Introduction質量が異なる2種類の原子の混合系
• stable bosonic molecules: Prospect of formation by FBR sweep
+
pulsed Raman transfer into vibrational ground state
• phases with inhomogeneous order parameter that changes
sign
(FFLO states)
• long-range pairing due to induced attractive interaction
C. Lobo, group talk at MPQ (2004)
K. Machida, diverse publications,
P.Castorina et al., PRA 72, 025601 (2005)x
D
r
E
K KLi
p1
-p1 p2
DpEF1
EF2
dipolar molecules:
• bosons with anisotropic,
long-range interaction
-
Introduction極性分子
M. Aymar and O. Dulieu, J. Chem. Phys., 122, 204302 (2005)
molecule dipole moment [D]
Li-Na 0.56
Li-K 3.6
Li-Rb 4.2
Li-Cs 5.5
Na-K 2.8
Na-Rb 3.3
Na-Cs 4.6
K-Rb 0.6
K-Cs 1.9
Rb-Cs 1.2
Electric dipole moments (for vibrational ground state =0):
Rem: mCesudebyeD 3018 10336.31011
-
Fermi gas experiments Road
A. two-component fermion-fermion mixture
• two Zeeman states of 40K (Jin, Boulder, 1999)
• two Zeeman states of 6Li (Thomas, Duke, 2001; Grimm,
Innsbruck, 2003)
• two different fermionic species 6Li-40K
(work in progress but not degenerate, yet: Walraven, Amsterdam;
Grimm, Innsbruck)
B. fermion-boson mixture
• 6Li-7Li (Hulet, Rice, 2001; Salomon, Paris, 2001)• 6Li-23Na
(Ketterle, MIT, 2001)• 40K-87Rb (Inguscio, Florence, 2001, Jin,
Boulder 2002)• 6Li-87Rb (Zimmermann, Tübingen, 2005)
advantages over Fermi-Fermi mixture:• avoids the effect of
doubled Pauli blocking at the end of evaporation• fermions are not
evaporated: lower initial fermion atom numbers are sufficient•
allows to study Fermi-Fermi and Fermi-Bose mixtures
Different strategies:
C. fermion-fermion-boson mixture
• Our experiment: 87Rb6Li 40Ksympathetic cooling withlarge and
stable 87Rb reservoir
-
Concept & Setupof the
Apparatus
-
Schematic for 87Rb Setup - Laser Systems
MOT
imaging
opt. pumping
repumping
-
OptimizationLi - Laser System
Mst. 2
slave
slave
+114 MHz dp
B /4PD1
PD2
Mst. 1
+76 MHz
Tandem AOM
slave
slave
+114 MHz dp
+72 Mhzdp
PD
MOT
imaging
Zeemanslower
flippermirror
-30 MHz sp
Li-D
1
+51.5 MHz dpPD
D1 pumping
Mst. 2
slave
slave
+114 MHz dp
B /4PD1
PD2
Mst. 1
+76 MHz
Tandem AOM
slave
slave
+114 MHz dp
+67 MHz dp
PD
MOT
imaging
Zeemanslower
flippermirror
Mst. 2
slave
slave
+114 MHz dp
B /4PD1
PD2
Mst. 1
+76 MHz
Tandem AOM
slave
slave
+114 MHz dp
+67 MHz dp
PD
MOT
imaging
Zeemanslower
flippermirror
-30 MHz sp
Mst. 2
slave
slave
+114 MHz dp
B /4PD1
PD2
Mst. 1
+76 MHz
Tandem AOM
slave
slave
+114 MHz dp
+72 Mhzdp
PD
MOT
imaging
Zeemanslower
flippermirror
-30 MHz sp
-
SetupExperimental Setup
rubidium
potassium
lithium
3 laser systems
(13 lasers, 6 laser locks, 10 optical fibers)
-
ApparatusRoad to degeneracy
Atomic species:• Fermions: 6Li, 40K
• Boson: 87Rb
Experimental procedure:
1. Pre-cooling step: Triple MOT
M.Taglieber et al., PRA 73, 011402 (2006)
2. Loading into quadrupole magnetic trap
3. Transfer into UHV magnetic trap (QUIC)
M.Greiner et al., PRA 63, 031401 (2001)
4. Evaporative cooling of 87Rb &
sympathetic cooling of 6Li and 40K
5. Loading of optical trap
6. …
In general: Bose-Fermi mixture also possible
capture atoms
magnetic transfer
sympathetic
cooling
triple MOT
QUIC trap
degenerate
Fermi gas
SQMT (UHV)
SQMT (MOT)
preparation for
magnetic trapping
atomic sources
-
Setup of the Apparatus
6Li source
Zeeman slower
ion pump
ion pump
ion pump &
Ti subl. pump
Triple
MOT
Apparatus
-
SetupApparatus Overview
MOT chamber
magnetic transfer
QUIC trap
Li oven
Zeeman slower
-
Sympathetic Cooling Sympathetic Cooling
Principle of sympathetic cooling:
• species A: evaporatively cooled
• species B: cooled by thermal contact
with A
In a boson - fermion experiment:
• species A: bosons (e.g. 87Rb)
• species B: fermions (e.g. 40K)
• no intra-species thermalization
100Kp wave BE k Km
• inter-species thermalization
2.85Lip wave BE k mK
-
Sympathetic CoolingSympathetic Cooling
-
TOF = 15ms TOF = 4ms TOF = 20ms
184 0.35 FT nK T 313 0.27 FT nK T 189 0.9 cT nK T
51.3 10N 50.9 10N 52.0 10totalN
M.Taglieber, A.-C. Voigt, T. Aoki, T.W. Hänsch, and K.
Dieckmann, PRL 100, 010401 (2008)
Quantum DegeneracyTriple Degeneracy
First quantum degenerate mixture of 3 different atomic
species
-
Magnetic Trapping & TransferQUIC Trap Realization
MOT chamber
magnetic transfer
QUIC trap
dispensers
Feshbach
coils
-
Feshbach Resonances
Asymptotic Bound State Model (ABM)
relhf
K
hf
Li HHHH
BiBsisa
H nehf
hf
ˆˆˆˆ2
B
ee g m
B
nn g m
1,022
22 1
2 sss
rel PrVr
ll
dr
dH
m
rVs 1X
3a
singlet
triplet
Basis: KLisl
s MS mm ,,,ψ
asymptotic last bound eigenstate of
sV
r
ll
2
2
2
1
m
hfhf
KLiK
hf
KLiKLi
hf
LiK
hf
KLi
hf
Lihf
VV
issa
issa
iSa
iSa
H
ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ2222
Hamiltonian conserves l and MF
not included: Vss representing the weak relativistic spin-spin
potential energy
-
Feshbach Resonances
Asymptotic Bound State Model (ABM)
0 100 200 300 400
2000
1500
1000
500
0
B, G
E,
MH
z
MF 440K6Li
|9/2,-9/2>
|1/2,+1/2>
-
First Feshbach Resonance
0.876 0.877 0.878 0.879 0.880 0.881 0.882 0.883 0.884 0.885
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
N lin
e L
i
U_FB (V)
0.876 0.877 0.878 0.879 0.880 0.881 0.882 0.883 0.884
0.8850.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
N
lin
e K
U_FR (V)
40K
6Li
t
Main loss feature @168.444(15) G
Main loss feature @168.4710(86) G
Width 0.313(34) G
Width 0.262(23) G
|9/2,-9/2>
|1/2,1/2>
Compare with Innsbruck:Loss feature @ 168.2 GWidth 1.2 G
5101LiN4105 KN
31310 cmn
5101LiN4101KN
31210 cmnLi31110 cmnK
KLi NN
KT m32
KT m12
only K losses
-
Molecule Sweeps
How to create molecules ?
C. A. Regal et al., Nature 424, 47 (2003)
E. Hodby et al., PRL 94, 120402 (2005)
What can we expect ?&
LZmoleculesatomsP 2exp1
B
Ba
am
bg
ho
LZ D
3
6
T. Köhler et al., Rev. Mod. Phys. 78, 1311 (2006)
Li原子
Li-K
分子
-
発表内容
1. レーザー冷却とボースアインシュタイン凝縮
2. フェッシュバッハ共鳴
3. EDM測定と分子の実験
4. フェッシュバッハ共鳴による分子生成
5. まとめ
-
電子EDM探索
Tl 原子 de
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 t 長い）
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
tEdRtU zeD
電子EDM
スピンの角度変化R: 電子EDM増幅度
Fr原子で1150
電子EDM測定
Error
v x E効果の減少
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
レーザー冷却
トラップ原子
Fr 実験
分子ビーム
電場
E
強い
YbF 実験PbO 実験
トラップ分子
tEdRtU zeD
電子EDM
スピンの角度変化R: 電子EDM増幅度
Fr原子で1150
電子EDM測定感度
温度が低い （相互作用時間 t 長い）
-
次世代の電子EDM探索の候補： 極性分子
現在の実験技術限界 極性分子内の内部電場E ～ 100 kV/cm → E ～ 1～100 GV/cm
不対電子
－+
diamagnetic
atom paramagnetic
atom
内部電場1～100 GV/cm
tEdRtU zeD
電子EDM
スピンの角度変化
電場が1000～1000000倍に向上する
異なる原子からなる分子内の電子は、どちらかの原子に少し偏った分布となり、２つの原子がイオンのようになり、内部電場が発生する。
P : 偏極率Eint : 内部電場t : 相互作用時間N : 分子数T : 測定時間（積算時間）
TNEPde
int
paramagnetic molecule
-
Species: state Eeff lifetime
(GV/cm)
BaF : X2+ 7.4 基底YbF : X2+ 26 基底 SussexPbF : X2+ -29 基底HgF : X2+
99 基底
PbO : a(1) 3+ 26 80 ms Yale, Harvard
ThO : a 3D+ 100 1 ms Harvard
HfF+: 3D+ 10 1 s JILA
分子の内部電場
理論値 実験中
基底状態の分子
準安定状態の分子
分子イオン
-
YbF 分子
de = (-0.2±3.2) x 10-26 e cm
相互作用時間 1 ms
Eeff = 13 GV/cm
-
PbO 分子
準安定状態 a(1) 3+
欠点寿命 78 ms
利点外部電場 30 V で分子を偏極できる
B: 回転定数J: 回転量子数de: EDM
: J の分子軸へ射影成分D: 分子の電気双極子E0: 外部電場M: J の電場軸へ射影成分
10-3 Hzレベルの測定で、10-28 e cmの感度
計算値
-
a(1) 3v=5, J=1
準安定状態 J = 1 でのEDM測定 回転エネルギー)1( JJBH
B/h = 7.054 GHz (@v=5)
212 22222
JJ
JJ
MEaSt
D
D
m
doubletJ
D
Stark 効果
BMEg BJ
LHZ LHm ,,
Zeeman 効果
186.1
JJgg JH
J
H
BgEd BNeff
eN m D 22 int BgEd BNeff
eN m D 22 int
effeNNEDM Ed int4DDD
→ Zeeman効果をキャンセルできるInternal Comagnetometer
/h = 11.214 MHz
ma / h = 1.64 MHz / (V/cm)
DeMille
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 長い）
分子ビーム
電場強い
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
YbF 実験PbO 実験
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 長い）
分子ビーム
電場強い
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
YbF 実験PbO 実験
レーザー冷却
次世代のEDM探索候補
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 長い）
分子ビーム
電場強い
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
YbF 実験PbO 実験
レーザー冷却
×？
次世代のEDM探索候補
-
1 nK 1 mK 1 K1 mK 1000 K
室温液体4He液体3He
レーザー冷却蒸発冷却
温度
BEC
FD
原子
分子×バッファガス冷却など
レーザー冷却
Fr EDM 実験
原子・分子の冷却
-
PbO 分子のバッファガス冷却
J. M. Doyle
Heガスとの衝突により分子を冷却する
v=0に分布 J=0には数%
-
PRA 63 030501(R)(2001)
もしも0.5 Kまで冷却できて、分子数が100倍になった場合
= 80 ms, 1 day 積算で、
-
= 1.8 ms, N 1013, 4 K計画の目標値
ThO バッファガス冷却された分子ビーム
Eint = 100 GV/cm
J. M. Doyle
-
= 1 s, 1 day 積算で、6x10-29 e cm計画の目標値E. A. Cornel
TfF+ 分子のイオントラップ
Eint = 10 GV/cm
-
YbF pulsed supersonic beam
pulse width 4K at 600 m/s
L = 60 cm = 1 msN = 2500 x 25 pulses/s
Eint = 20 kV/cm
|P| = 0.7
計画の目標値
1 day 積算で、7x10-28 e cm
YbF Stark deceleration and electrical trap
beam
trap
beam
trap
beam
trap
beam
trap
trap,
beam,
r
r
V
V
P
P
d
dS
e
e
VrTNT
ビーム実験とトラップ実験の感度の比
V: phase-space acceptance
r: mean number of shots per second
beam: 0.7, 10-3 s, 6x104 mm3(m/s)3, 12.5 s-1
trap: 0.36, 1 s, 350 mm3(m/s)3, 0.8 s-1
→ S=10
バッファガス冷却後にトラップ→ S=50
-
YbF 分子ビームYbF Stark decelerationで冷却しトラップする
ThO バッファガス冷却し、冷却分子ビームを作る
極性分子EDM実験まとめ
= 1 s, 1 day 積算で、2x10-29 e cm(さらに極低温にする必用がある)
計画の目標値
= 1.8 ms, N 1013, 4 K
TfF+ バッファガス冷却し、イオントラップする = 1 s, 1 day 積算で、6x10-29 e cm
PbO セルで実験
×
= 80 ms, 10-29 e cm現在 10-26 e cm
現在 10-26 e cm
さらなる冷却が望ましい
-
1 nK 1 mK 1 K1 mK 1000 K
室温液体4He液体3He
レーザー冷却蒸発冷却
温度
BEC
FD
原子
分子×バッファガス冷却など
？
レーザー冷却
Fr EDM 実験
原子・分子の冷却
トラップ分子EDM実験
極性分子のBEC
V=0, N=0
-
J. M. Doyle
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 長い）
分子ビーム
電場強い
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
YbF 実験PbO 実験
レーザー冷却
×？
次世代のEDM探索候補
-
原子ビーム
EDM測定感度
大
温度が低い （相互作用時間 長い）
分子ビーム
電場強い
レーザー冷却
トラップ原子
トラップ分子
Fr 実験
YbF 実験PbO 実験
レーザー冷却
フェッシュバッハ共鳴
×？
次世代のEDM探索候補
-
フェッシュバッハ共鳴と分子生成
R
R
原子A 原子B
B
２原子の初期状態でのエネルギー（open channel）と、スピンの異なる状態(closed
channel)での束縛状態エネルギーが等しいとき、共鳴が起こる。
２原子 分子energ
y
スピン
束縛状態
DE=0のとき共鳴
スピンの異なる状態は、ゼーマンエネルギーの磁場依存性が異なるため、磁場を用いてDEをコントロールでき、ある磁場でエネルギーが等しくなる。磁場を断熱的に掃引すると、原子状態から分子状態へ移行する。
磁場を掃引する
初期状態
束縛状態
初期状態
原子間の相互作用
-
冷却・トラップされた極性分子を準備する方法
次世代の電子EDM探索の候補：フェッシュバッハ共鳴により生成された極低温極性分子
不対電子
ー+diamagnetic
atom
paramagnetic
atom
内部電場約1GV/cm
・現在、極性分子を直接冷却したりトラップするのは難しい （相互作用時間
短い）。・Fr原子と他の原子を別々にレーザー冷却・トラップ
→ フェッシュバッハ共鳴による分子生成
（ポテンシャルに閉じ込められた相互作用時間 の長い、極性分子）
Fr
電子EDM感度
Fr原子：R最大のparamagnetic原子
TNEPde
int
-
Rb BEC N=107
2008年 Rb原子BECで世界最大の原子数107個 実現（東大 鳥井研）
-
Rb BEC N=107
Rb原子で他の原子を共同冷却する
Li
K
Na Fr
?
?
-
Rb BEC N=107
Rb原子で他の原子を共同冷却する
Li
K
Na Fr
Sr
?
-
冷却・トラップされた極性分子を準備する方法
次世代の電子EDM探索の候補：フェッシュバッハ共鳴により生成された極低温極性分子
不対電子
ー+diamagnetic
atom
paramagnetic
atom
内部電場約1GV/cm
・現在、極性分子を直接冷却したりトラップするのは難しい （相互作用時間
短い）。・Fr原子とSr原子を別々にレーザー冷却・トラップ
→ フェッシュバッハ共鳴による分子生成
（ポテンシャルに閉じ込められた相互作用時間 の長い、極性分子）
Fr Sr
電子EDM感度
Fr原子：R最大のparamagnetic原子
Sr原子：レーザー冷却が最も成功しているdiamagnetic原子
= 1 s, N = 106, 1 day 積算で、
-
フェッシュバッハ共鳴実験
Li原子
Li-K
分子
2008年Li-K 分子生成に成功 (T = 0.4TF)（Max-Planck、ドイツ）
1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 10110
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
N (
atom
s)
B(G)
2009年Rb原子のフェッシュバッハ共鳴観測（東大） (T = 200 nK)
-
まとめ
・レーザー冷却とボース・アインシュタイン凝縮
・フェッシュバッハ共鳴 散乱長制御、分子生成、BCS-BEC crossover
・極性分子による電子EDM探索 内部電場104-106 倍
・分子EDM候補 PbO, ThO, YbF, HgF, TfF+ 10-28-10-29 e cm
・フェッシュバッハ共鳴による分子生成 極低温トラップ分子 10-30 e cm
-
Parity doublet
と回転運動との結合による
J=0
J=1
J=2
J=3
J=1
J=2
J=3
0 1
J
R
L
L
S分子軸
と回転の結合
Hund’s case (a)
L
21 JJB
Hund’s case (c)
J
N
L
S
分子軸Ja
J = , 1, 2, …
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電気陰性度
電気陰性度の差が大きい原子から成る2原子分子は、大きな電気双極子モーメントを持つ
wikipedia
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EDM測定の原理
FRdU e /EFEd D
tERdtU zeD
磁場中での原子スピン F のゼーマンエネルギー
電場Eの下でのEDM de による原子（スピン F ）のエネルギーシフト
xy
z
電場なし（スピン向きの基準）
磁場 B E
電場の向きによって、スピンの回転周波数がわずかに変わる
→ この相対的な角度変化2 を測定する
E歳差運動の回転座標系
BFBμ /BgU m
BBF DD UU
磁場中における原子スピンの歳差運動の変化を測定することで、EDMを測る
hU /
スピンが歳差運動する周波数（ラーモア周波数）
BFF dt
dスピンF の歳差運動
スピンF
B B
hUU /D電子EDM
-
tEdRtU zeD
電場なし（基準となるスピン） E
E
B B
本研究の工夫
① R最大のFr原子を用いる → 過去最大の増幅率を実現できる （加速器技術）
② 相互作用時間 t を長くするため、レーザー冷却で原子の速度を遅くする→ 従来の１００倍の感度 （量子光学技術）
③ 高電場E = 100 kV/cm → 次世代の測定として、極性分子の内部電場を用いると従来の１０００～１００００倍の感度
（原子分子物理）
電子EDM
スピンの角度変化
従来の100～1000倍の感度 → 予言されたEDM理論のどれが正しいか、決着がつく
1150
1秒
E～1GV/cm
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磁気共鳴によるスピン歳差運動の測定
B ～数mG E ～100 kV/cm
歳差運動の回転座標系（数百Hzで回転）
スピンF
x 'y '
z '
x' 方向にパルス磁場B'
初期状態 スピンはB' 軸の周りに回転
x' 方向にパルス磁場B'
スピンはB' 軸の周りに回転
スピンの向き はz成分に反映される
レーザー光を照射し、蛍光測定からスピンのz成分を測定する
EDM測定
y
x
数百Hzで振動する磁場
tB cosxB
y
x
y
x
tB
tB
sin
cos2
1
y
x
tB
tB
sin
cos2
1
y
x
= +
パルス磁場
～2 x 10-4
