課題演習 B6 量子エレクトロニクス 物理第一教室・量子光学研究室 教授 高橋義朗

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1 課題演習 B6 量子エレクトロニクス 物理第一教室・量子光学研究室 教授 高橋義朗 yitk@scphys.kyoto-u.ac.jp
教授 高橋義朗 理学部 5号館203室 助教 高須洋介 理学部 5号館202室 助教 吉川豊 理学部 5号館201室 TA(大学院生)若干名(予定)

2 B6のテーマ 「気体原子のレーザー冷却と ボース・アインシュタイン凝縮」

3 レーザー冷却と達成温度 レーザー冷却とは？ レーザー光で気体原子を「冷やす」 レーザー中の光子の運動量を原子に与えて原子の速度を減らす
300 K 室温 レーザー冷却とは？ レーザー光で気体原子を「冷やす」 0 ℃= K 273 K 氷 レーザー中の光子の運動量を原子に与えて原子の速度を減らす 光子 原子 183 K 世界最低気温 ～200 K 高温超伝導 77 K 液体窒素 レーザー 4.2 K 液体4He 2.7 K 宇宙の温度 2.2 K 液体4Heの 　　　　　 超流動温度 数 mK 液体3Heの 　　　　　　超流動温度 0 K 絶対零度

4 レーザー冷却と達成温度 レーザー冷却とは？ レーザー光で気体原子を「冷やす」 B6で扱う原子の温度 ～100 mK (レーザー冷却原子)
レーザー中の光子の運動量を原子に与えて原子の速度を減らす 光子 原子 183 K 世界最低気温 ～150 K 高温超伝導 77 K 液体窒素 レーザー 4.2 K 液体4He 2.7 K 宇宙の温度 2.2 K 液体4Heの 　　　　　 超流動温度 数 mK 液体3Heの 　　　　　　超流動温度 B6で扱う原子の温度 ～100 mK (レーザー冷却原子) ～100 nK (BEC) 0 K 絶対零度

5 ボース・アインシュタイン凝縮 ✓ 原子の波動性 原子を冷やすと、波動性が見えてくる（原子が波としてふるまう） 熱的ド・ブロイ長
原子波同士が重なりあう →ボース・アインシュタイン凝縮(BEC) 　　1995年に初めて実現 　　2001年にノーベル物理学賞の受賞対象 高温 低温

6 B6の長期計画： Rb原子のBECを作る(2012年度～)
半期ごとに少しずつ進展・・・

7 B6の長期計画： Rb原子のBECを作る(2012年度～)
↓ 2015年度、BEC生成に成功！ 半期ごとに少しずつ進展・・・ T ~ 200 nK

8 B6の進め方 理論ゼミ 光学:「現代光科学I、II」大津元一（朝倉書店） 実習 光学実験の基礎技術を習得 Rb原子のBEC生成と応用実験
「レーザー物理入門」霜田光一（岩波書店） 　レーザー冷却、BEC:「Atomic Physics」C. J. Foot（Oxford） 実習 　　光学実験の基礎技術を習得 　　Rb原子のBEC生成と応用実験　　 (3) 発表会での発表とレポート提出 BECは今でも世界中で研究対象になっています。 B6ではその最先端の実験技術に触れることができます！