課題演習 B6 量子エレクトロニクス

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
http://yagura.scphys.kyoto-u.ac.jp/
教授高橋義朗
助教高須洋介
助教吉川豊
[email protected]
理学部 5号館203室
[email protected]
理学部 5号館202室
[email protected]
理学部 5号館201室
TA(大学院生)若干名(予定)
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」
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」
光子
300 K
室温
0 ℃=273.15 K
273 K
氷
183 K
世界最低気温
原子
～150 K
レーザー
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
高温超伝導
77 K
液体窒素
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
0K
絶対零度
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」
光子
300 K
室温
0 ℃=273.15 K
273 K
氷
183 K
世界最低気温
原子
～150 K
レーザー
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
B6で扱う原子の温度
～100 K (レーザー冷却原子)
～100 nK (BEC)
高温超伝導
77 K
液体窒素
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
0K
絶対零度
ボース・アインシュタイン凝縮
✓ 原子の波動性
高温
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・ブロイ波長
h
D 
2 mk BT
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)
低温
1995年に初めて実現
2001年にノーベル物理学賞の受賞対象
B6でのBEC生成に向けた取り組み
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・・・
B6でのBEC生成に向けた取り組み
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・・・
↓
今年度、BEC生成に成功！
T ~ 200 nK
B6の進め方
(1) 理論ゼミ
光学:「現代光科学I、II」大津元一（朝倉書店）
「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）
(2) 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！

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