学位
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博士（工学） （ 京都大学 ）
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修士（工学） （ 京都大学 ）
学歴
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2003年9月
京都大学 工学研究科 機械物理工学専攻 博士後期 修了
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1999年3月
京都大学 工学研究科 機械物理工学専攻 博士前期 修了
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1997年3月
京都工芸繊維大学 工芸学部 機械システム工学科 卒業
経歴
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2021年4月 - 現在
中央大学 理工学部 教授
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2021年5月 - 2022年4月
スウィンバーン工科大学 光科学研究センター 客員教授
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2012年4月 - 2021年3月
中央大学 理工学部 准教授
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2007年4月 - 2012年3月
学習院大学 理学部 助教
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2006年4月 - 2007年3月
学習院大学 理学部 助手
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2005年4月 - 2006年3月
独立行政法人科学技術振興機構CREST研究員
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2004年4月 - 2005年3月
京都大学大学院理学研究科COE研究員
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2003年10月 - 2004年3月
京都大学国際融合創造センター創造部門産学官連携研究員
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2003年10月 - 2004年3月
京都大学国際融合創造センター創造部門産学官連携研究員
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1999年4月 - 2000年8月
富士通株式会社光ネットワーク事業部
所属学協会
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応用物理学会
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日本物理学会
研究キーワード
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レーザー冷却
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量子光学
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量子エレクトロニクス
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近接場光学
研究分野
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自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理 / 原子・分子・量子エレクトロニクス
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ナノテク・材料 / 光工学、光量子科学 / 光工学・光量子科学
論文
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Effective trapping of cold atoms using dipole and radiative forces in an optical trap 査読
Taro Mashimo, Masashi Abe, Satoshi Tojo
Physical Review A 100 ( 6 ) 063426-1 - 063426-7 2019年12月
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Quantitative investigation of the Zeeman and Paschen-Back effects of the hyperfine structure in the rubidium 5 ^2 S_{1/2} - 5 ^2 D_{5/2} two-photon transition 査読
Masashi Abe, Ryohei Itoyama, Yuta Komiyama, Takuma Ito, Taro Mashimo, Satoshi Tojo
Physical Review A 99 ( 5 ) 053420-1 - 053420-8 2019年5月
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Loading of atoms into an optical trap with high initial phase-space density 査読
Kosuke Shibata, Shota Yonekawa, Satoshi Tojo
PHYSICAL REVIEW A 96 ( 1 ) 013402-1 - 013402-6 2017年7月
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Excitation enhancement in electric multipole transitions near a nanoedge 査読
Kosuke Shibata, Satoshi Tojo, Daniel Bloch
OPTICS EXPRESS 25 ( 8 ) 9476 - 9489 2017年4月
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Optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale 査読
Takashi Yatsui, Toshiki Tsuboi, Maiku Yamaguchi, Katsuyuki Nobusada, Satoshi Tojo, Fabrice Stehlin, Olivier Soppera, Daniel Bloch
LIGHT-SCIENCE & APPLICATIONS 5 ( 3 ) e16054-1 - e16054-7 2016年3月
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Cartographier un faisceau focalisé au delà de l'approximation paraxiale avec des transitions quasi-interdites : transfert du moment orbital, superchiralité, ...
Daniel Bloch, Vasily Klimov, Martial Ducloy, Pedro Chaves de, Souza Segundo, Satoshi Tojo, Jose R Rios Leite
PAMO-JSM 2014 Reims hal - 01022528 2014年7月
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Controlling phase separation of binary Bose-Einstein condensates via mixed-spin-channel Feshbach resonance 査読
Satoshi Tojo, Yoshihisa Taguchi, Yuta Masuyama, Taro Hayashi, Hiroki Saito, Takuya Hirano
PHYSICAL REVIEW A 82 ( 3 ) 033609 - 1-5 2010年9月
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Dynamics of Quadruply Quantized Vortices in 87Rb Bose–Einstein Condensates Confined in Magnetic and Optical Traps 査読
T. Kuwamoto, H. Usuda, S. Tojo, T. Hirano
J. Phys. Soc. Jpn. 79 ( 3 ) 034004 - 1-5 2010年3月
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Spin-dependent inelastic collisions in spin-2 Bose-Einstein condensates 査読
Satoshi Tojo, Taro Hayashi, Tatsuyoshi Tanabe, Takuya Hirano, Yuki Kawaguchi, Hiroki Saito, Masahito Ueda
PHYSICAL REVIEW A 80 ( 4 ) 042704 - 1-7 2009年10月
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Line shapes of optical Feshbach resonances near the intercombination transition of bosonic ytterbium 査読
M. Borkowski, R. Ciurylo, P. S. Julienne, S. Tojo, K. Enomoto, Y. Takahashi
PHYSICAL REVIEW A 80 ( 1 ) 012715 - 1-14 2009年7月
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Collision dynamics between stretched states of spin-2 87Rb Bose–Einstein condensates 査読
S. Tojo, A. Tomiyama, M. Iwata, T. Kuwamoto, T. Hirano
Applied Physics B 93 ( 2-3 ) 403 - 407 2008年10月
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Hyperfine-structure-induced purely long-range molecules 査読
Katsunari Enomoto, Masaaki Kitagawa, Satoshi Tojo, Yoshiro Takahashi
PHYSICAL REVIEW LETTERS 100 ( 12 ) 123001 - 1-4 2008年3月
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Determination of the s-wave scattering length and the C-6 van der Waals coefficient of Yb-174 via photoassociation spectroscopy 査読
K. Enomoto, M. Kitagawa, K. Kasa, S. Tojo, Y. Takahashi
PHYSICAL REVIEW LETTERS 98 ( 20 ) 203201 - 1-4 2007年5月
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Dynamics of Bose-Einstein condensates in optical trap with internal degrees of freedom 査読
S. Tojo, M. Iwata, A. Tomiyama, T. Kuwamoto, T. Hirano
Conference on Lasers and Electro-Optics Europe - Technical Digest 2007年
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High-resolution photoassociation spectroscopy of ultracold ytterbium atoms by using the intercombination transition 査読
S Tojo, M Kitagawa, K Enomoto, Y Kato, Y Takasu, M Kumakura, Y Takahashi
PHYSICAL REVIEW LETTERS 96 ( 15 ) 153201 - 1-4 2006年4月
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Shift and broadening in attenuated total reflection spectra of the hyperfine-structure-resolved D2 line of dense rubidium vapor 査読
Rikio Kondo, Satoshi Tojo, Takashi Fujimoto, Masahiro Hasuo
Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics 73 ( 6 ) 062504 - 1-7 2006年
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Precision measurement of the oscillator strength of the cesium 6 2S1/2→5 2D5/2 electric quadrupole transition in propagating and evanescent wave fields 査読
S. Tojo, T. Fujimoto, M. Hasuo
Phys. Rev. A 71 ( 1 ) 012507 - 1-9 2005年1月
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Oscillator-strength enhancement of electric-dipole-forbidden transitions in evanescent light at total reflection 査読
S Tojo, M Hasuo
PHYSICAL REVIEW A 71 ( 1 ) 012508 - 1-6 2005年1月
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Absorption enhancement of an electric quadrupole transition of cesium atoms in an evanescent field 査読
S Tojo, M Hasuo, T Fujimoto
PHYSICAL REVIEW LETTERS 92 ( 5 ) 053001 - 1-4 2004年2月
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Attenuated total reflection of the rubidium D-2 line in optically dense vapor 査読
S Tojo, Y Murakami, M Hasuo, T Fujimoto
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 72 ( 5 ) 1069 - 1072 2003年5月
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Electron Capture Cross Sections of H(2p) Level in the Intermediate Velocity Regime of H+–Na(3s), Na*(3p) Collisions 査読
R. Okasaka ほ
J. Phys. Soc. Jpn. 68 ( 10 ) 3248 - 3253 1999年10月
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Behaviors of excitation cross sections in the intermediate velocity regime on ion-atom collisions 査読
R Okasaka, Y Seo, S Tojo, Y Matsumura
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS 38 ( 3A ) 1564 - 1568 1999年3月
MISC
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22pTD-5 光トラップ中の二成分^<87>Rbボース・アインシュタイン凝縮体の混合ダイナミクス(22pTD 量子エレクトロニクス(量子縮退気体),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
田口 義久, 田邉 達良, 栗原 道王, 鈴木 裕太, 東條 賢, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 65 ( 1 ) 205 - 205 2010年3月
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Influence of ground-state scattering properties on photoassociation spectra near the intercombination line of bosonic ytterbium 査読
M. Borkowski, R. Ciurylo, P. S. Julienne, S. Tojo, K. Enomoto, Y. Takahashi
20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SPECTRAL LINE SHAPES 1290 34 - + 2010年
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27aZF-2 一次元光格子中の^<87>Rb F=2 BECのダイナミクス(量子エレクトロニクス(量子縮退気体),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
田邉 達良, 田口 義久, 東條 賢, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 64 ( 2 ) 89 - 89 2009年8月
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27aZF-4 フェッシュバッハ共鳴による二成分^<87>Rb BECの相分離制御(量子エレクトロニクス(量子縮退気体),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
東條 賢, 田邉 達良, 田口 義久, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 64 ( 2 ) 89 - 89 2009年8月
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30pSD-4 Clock statesにおける^<87>Rb BECの相分離(30pSD 量子エレクトロニクス(量子縮退原子気体),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
林 太郎, 東條 賢, 田邉 達良, 井上 恵美子, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 64 ( 1 ) 186 - 186 2009年3月
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20aZA-4 一次元光格子中の^<87>Rb F=2 BECのダイナミクス(20aZA 量子エレクトロニクス(量子縮退気体(実験)),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
田邉 達良, 井上 恵美子, 林 太郎, 東條 賢, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 63 ( 2 ) 95 - 95 2008年8月
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25pQD-4 ^<87>Rb spin-2BECの衝突ダイナミクス(量子エレクトロニクス(量子縮退気体(実験),原子の冷却・トラップ),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
東條 賢, 林 太郎, 田邉 達良, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 63 ( 1 ) 186 - 186 2008年2月
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20aXK-5 光トラップされたバイナリーBECのダイナミクス(量子エレクトロニクス(冷却原子実験),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
岩田 正文, 濱崎 康平, 東條 賢, 桑本 剛, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 62 ( 1 ) 157 - 157 2007年2月
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20aXK-6 ^<87>Rb spin-2 bose凝縮体のダイナミクス(量子エレクトロニクス(冷却原子実験),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
富山 彰夫, 岩田 正文, 桑本 剛, 東條 賢, 平野 琢也
日本物理学会講演概要集 62 ( 1 ) 157 - 157 2007年2月
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27aXS-4 ガラス/Rb蒸気界面における減衰全反射スペクトルに見られるself-broadening(顕微・近接場分光,非線形工学)(領域5,領域1合同)
近藤 力雄, 東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 59 ( 1 ) 150 - 150 2004年3月
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22pTF-6 ガラスとの界面における高原子数密度 Rb 蒸気の減衰全反射スペクトル
近藤 力雄, 東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 58 ( 2 ) 137 - 137 2003年8月
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22pTF-5 エヴァネッセント場における Cs 電気四重極子遷移の振動子強度
東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 58 ( 2 ) 137 - 137 2003年8月
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29pXB-6 エヴァネッセント光による Cs 光学禁制線の偏光分光
東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 58 ( 1 ) 170 - 170 2003年3月
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29pXB-7 ガラス-Rb 蒸気界面における減衰全反射スペクトルの原子数密度依存性
近藤 力雄, 東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 58 ( 1 ) 170 - 170 2003年3月
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7aXF-3 エヴァネッセント光によるCs光学禁制線吸収の評価(原子・分子,領域1)
東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 57 ( 2 ) 109 - 109 2002年8月
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25pWM-13 エバネッセント光によるCs禁制遷移線の吸収スペクトル(25pWM 量子エレクトロニクス,領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理分野))
東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 57 ( 1 ) 142 - 142 2002年3月
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17pTA-9 エバネッセント光によるCs光学禁制線の吸収実験
東條 賢, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 56 ( 2 ) 57 - 57 2001年9月
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30aZE-12 ガラス-Rb蒸気界面における減衰全反射スペクトル
東條 賢, 嶋本 篤義, 蓮尾 昌裕, 藤本 孝
日本物理学会講演概要集 56 ( 1 ) 136 - 136 2001年3月
講演・口頭発表等
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Two photon spectroscopy of ultracold rubidium atoms near dielectric surface
Taro Mashimo, Go Tanaka, Sakura Seta, Masashi Abe, Satoshi Tojo
International Conference on Atomic Physics 2018 2018年7月
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Excitation enhancement in optical forbidden transitions near nanostructure
Satoshi Tojo, Taro Mashimo, Masashi Abe, Daniel Bloch
International Conference on Atomic Physics 2018 2018年7月
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Zeeman and Paschen-Back resolved spectra of rubidium 5S-5D two-photon excitation
Ryohei Itoyama, Yuta Komiyama, Taro Mashimo, Kosuke Shibata, Masashi Abe, Satoshi Tojo
The 30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX) 2017年7月
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Laser spectroscopy of gaseous atoms in local field using optical forbidden transitions 招待 国際会議
Satoshi Tojo
23rd International Conference on Spectral Line Shapes (ICSLS 23) 2016年6月
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Counter superflow in two-component Bose-Einstein condensates
東條賢 ほか
物性研究所短期研究会「量子凝縮系におけるdefectsおよびtopology」／物性研究所 2012年1月
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多成分ボースアインシュタイン凝縮体を用いた量子渦生成
東條賢 ほか
対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象第2回領域研究会 概要集／対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象 領域事務局 2011年12月
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スピノルボース凝縮体を用いた新奇量子渦生成へ向けて
東條賢, 田口義久, 増山雄太, 平野琢也
対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象第1回領域研究会 概要集／対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象 領域事務局 2010年12月
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Search for "trimmer" Bose-Einstein condensate 国際会議
S. Tojo, T. Tanabe, Y. Taguchi, T. Hirano
Novel Spin Pairing 2009, Abstract book 2009年9月 Novel Spin Pairing 2009 Organizing Committee
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Controlling phase-separation of binary Bose-Einstein condensates by mixex-spin channel Feshbach resonance 国際会議
S. Tojoほか
The 18th International Laser Physicis Workshop (LPHYS'09) 2009年7月 Steering committee of LPHYS'09
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Controlling phase-separation of binary Bose-Einstein condensates near mixed-spin-channel Feshbach resonance 国際会議
S. Tojo, T. Tanabe, Y. Taguchi, T. Hirano
Cold Atom and Molecules :Collisions, Field-Effects, and Applications 2009年6月 Japan-US seminar Committee
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スピン自由度を持つ希薄原子気体のボース-アインシュタイン凝縮
東條賢, 桑本剛, 平野琢也
レーザー学会学術講演会第29回年次大会・講演概要集／レーザー学会 2009年1月
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Properties and dynamics of Bose-Einstein condensates with internal degrees of freedom
平野琢也
スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 平成20年研究成果発表会アブストラクト／スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 事務局 2008年12月
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Collision dynamics of spin-2 Bose-Einstein condensates with internal degrees of freedom
東條賢 ほか
スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 平成20年研究成果発表会アブストラクト／スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 事務局 2008年12月
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Dynamics of 87Rb spin-2 BEC in one dimensional optical lattice
田邉達良
スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 平成20年研究成果発表会アブストラクト／スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 事務局 2008年12月
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Dynamics of 87Rb binary Bose-Einstein condensates in clock states
林太郎 ほか
スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 平成20年研究成果発表会アブストラクト／スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理 事務局 2008年12月
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Absorption of Evanescent Light by Cs Atoms in an Optically Forbidden Transition 国際会議
S. Tojo, M. Hasuo, T. Fujimoto
The 7th International Conference on Near-field Optics and Related Techniques 2002年8月 NFO7 Committee
共同研究・競争的資金等の研究課題
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冷却原子・分子の量子エンタングル状態を用いたＥＤＭ探索
研究課題/領域番号：23K25893 2023年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 東京大学
青木 貴稔, 東條 賢, 松尾 由賀利, 阿部 穣里, 酒見 泰寛
配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）
EDM測定に向けて、今年度は、（１）分子分光用光源の実験、（２）EDM測定のための分子の量子状態の研究、（３）磁力計の開発、（４）磁気シールドの設計と予備実験、を行った。
（１）光源を用いた光学系の構築と分光実験に着手した。（２）東京大学の梶田氏と分担者の阿部氏ともに、電場と磁場下での分子の量子状態の計算について研究した。（３）磁力計の開発。EDM測定では、環境磁場の測定と磁気シールド内の磁場の評価が重要となる。そこで、東京農工大学の畠山温先生が開発した「スピン緩和防止コーティング」された原子セルを用いて、分担者の松尾氏・東條氏・酒見氏とともに、Mx磁力計を開発し、実際に環境磁場の測定に成功した。（４）磁気シールドの設計と予備実験。EDM測定で環境磁場を抑制するための大型の磁気シールドについて、磁気シールドの形状や性能などについて検討した。また、小型の磁気シールド内で磁力計による磁場測定を行った。そして、磁力計と磁気シールドの実験結果を学会発表した。電場測定も発表した。
分担者の阿部氏は、核EDMの一つであるシッフモーメントについて計算プログラムを開発した。TlF、RaO、LrF分子の数値計算を行い、従来のシッフモーメントの表現では、核表面付近での記述が不十分であることを明らかにし学術論文の執筆を進めた。分担者の東條氏は、冷却原子集団をガラス表面近傍まで輸送した後に、表面近傍で交差型光トラップを行うことで、蒸発冷却により位相空間密度1を超える高密度超低温状態を実現した。分担者の松尾氏は、超流動ヘリウム（～1.6 K）をトラップ媒質としたRbおよびAg原子の精密レーザー分光実験を進めている。光ポンピング法によるスピン偏極とレーザー・マイクロ波二重共鳴法を組合せることで、媒質中においても1 kHz以下の不確かさで超微細構造間隔を測定すべく、マイクロ波発振器の周波数掃引法を改良した。 -
ナノ光磁場探索のための薄膜状量子縮退プローブの実現
研究課題/領域番号：23K03287 2023年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 中央大学
東條 賢
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
これまで制御性の高いレーザー冷却原子を”原子波プローブ”として利用し，誘電体表面近傍に誘起される近接場領域の光磁気的相互作用の探索を研究してきた。本研究では，薄膜状のボースアインシュタイン凝縮体（BEC）によるナノ領域の光磁場プローブを実現し，応答が微小で直接測定が困難な局所的な光磁場を探索することを目的としている。2023年度は全光学的BECの生成の確認および超低温冷却原子の誘電体表面近傍領域への導入の安定化を実現し，表面相互作用探索のための新たな光源の準備を行ってきた。
通常の自由空間である磁気光学トラップ領域で交差型光トラップ（1064 nm，10 W）へ10μK程度，2x10^6個程度の冷却原子を安定的に導入した後，光トラップ強度を適宜減じることで蒸発冷却を施し，50 nK程度および原子数10^4程度の状態でBECを実現することを再実験により確認した。
次に，冷却原子を自由空間から誘電体表面近傍までの15 mmの距離を輸送させるが，トラップ領域の100μm程度の交差領域を維持しながら輸送することが可能ではあるものの非常に困難であることを実験的に示し，代わりに新たな近共鳴光トラップを併用し，表面領域で新規に交差領域を生成することで 原子数4x10^5個および20μKの原子集団を安定的に用意できている。また誘電体自身の振動によりプローブ光の干渉が無視できず観測が困難だったが，新たなCCDカメラを導入し安定的に観測することができた。これにより原子数8x10^3個，温度50 nKで位相空間密度が1を超え，表面近傍でのBEC生成まであと少しの状態まで実現した。
一方，相互作用探索の光源についてはまず現有の5P-6P遷移で用いる911nmレーザー光源および空間移送変調器を利用しラゲールガウス光の生成を確認している。 -
冷却原子・分子の量子エンタングル状態を用いたＥＤＭ探索
研究課題/領域番号：23H01197 2023年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 東京大学
青木 貴稔, 東條 賢, 松尾 由賀利, 阿部 穣里, 酒見 泰寛
配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）
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レーザー光会合による冷却分子ＥＤＭ探索
研究課題/領域番号：20H01929 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 東京大学
青木 貴稔, 梶田 雅稔, 阿部 穣里, 酒見 泰寛, 東條 賢
配分額：17940000円 （ 直接経費：13800000円 、 間接経費：4140000円 ）
レーザー冷却技術を用いて原子・分子で電子の電気双極子能率（EDM）を10の(-29)乗 ecm まで測れば超対称性粒子の探索が可能である。そこで、我々は、強い内部電場を持つLiSr 分子実験を提案した。本研究では、分子生成のための光会合用レーザーシステムの作製、分子分光のため、461 nm光のインジェクションロックおよび大強度ECDLの作製、イメージインテンシファイアによる原子からの蛍光増幅に成功した。新しいEDM測定手法として、世界初となる量子エンタングル状態を用いたEDM測定法の論文が出版され、現在の上限値を2桁改善できることを示した。理論計算により、分子周波数およびEDMの研究を行った。
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薄膜状原子波プローブによるナノ光磁場相互作用の探索
研究課題/領域番号：19K03704 2019年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 中央大学
東條 賢, 阿部 真志
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
制御性の高いレーザー冷却原子を”原子波プローブ”として用いて、誘電体表面近傍に誘起されるナノ領域における光磁気的な相互作用探索を目指している。[1]冷却原子によって波の性質を有する薄膜状の原子波に、[2]光磁場を透磁率変化により転写し、[3]光磁場による新しい量子操作へと発展する。初年度では薄膜原子波プローブ測定の技術確立を，2年目では原子波の輸送および光磁場検出のための光源開発と照射光の空間モード制御を準備し、3年目では特に空間モード制御によって軌道角運動量を有するラゲールガウス光（LG光）の整備を行ってきた。LG光は主に光電場がドーナツ型分布している一方で、特異な空間モードでは光電場のない中心部分に光磁場が存在する。これにより[3]光磁場による新しい量子測定および量子操作に向けた研究として確立を目指してきた。
これまで[1]に必要な原子波の表面近傍への輸送，[2]に必要な光磁場を有する5P-6P遷移である911nm光の高強度化と照射実験，[3]のLG光の整備を行ってきた。最終年度ではこれらの統合および実験技術の確立と、光磁場測定の実施を試みる。
[1]については冷却原子を表面近傍の光定在波を用いて表面から数μm近傍への輸送を実現している。さらなる表面近傍への輸送として、打ち上げ法（ファウンテン法）を運用する一方で、重力を利用した落下による表面近傍輸送を試みてきた。表面近傍での薄膜原子波による光電磁場測定の確立を行う。
[2]については911nm光の照射実験を安定運用してきた。今年度では光アンプを安定運用し、数百mW程度の高強度光源を用いて[1]の実験との統合化を目指してきた。
[3]についてはLG光の整備および光学禁制遷移を用いた照射実験を行った。また5P-5D遷移である776nm光の非線形光学測定を行い、LG光の光圧のモード依存性への応用を検討してきた。 -
光近接場における局在光‐冷却原子間の高次相互作用の観測およびメカニズムの解明
研究課題/領域番号：15K05234 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 中央大学
東條 賢, 柴田 康介, 阿部 真志
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
制御性の高いレーザー冷却原子を用いて、誘電体であるガラス表面近傍へ原子をし、原子の高次相互作用である光学禁制遷移の観測を実現するためには光のみを用いた制御技術が必要だった。本研究では、あまり行われていなかった光トラップへの直接移行技術を確立し、微弱信号の観測に適している発光観測の確立に成功した。ナノ空間における多重極子遷移については理論的な示唆も不完全だったが、微小空間における光と原子の相互作用について数値計算を遂行し、信号が数桁増幅する結果を示した。ナノ構造体近傍の酸素分子の禁制遷移観測実験を行い、発光増幅を示唆する結果を得ている。これらの成果について2件の査読付き論文により発表した。
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微小磁場中スピノルボーズ凝縮体を用いた新奇量子渦の実現
研究課題/領域番号：23103514 2011年4月 - 2013年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
東條 賢
配分額：5980000円 （ 直接経費：4600000円 、 間接経費：1380000円 ）
2012年度より現大学へ異動したためデータ解析および装置の再製作を主として行った。
スピノル凝縮実験結果の解析においては前年度で問題のあったボーズ凝縮原子数の再評価を行った。まず、光トラップ中におけるボーズ凝縮の原子数評価を解析した。スピノルボーズ凝縮実験では、1成分ボーズ凝縮を磁気トラップで生成したのち、光トラップへ導入する必要がある。この際、主に環境温度変動によって磁気トラップ中ボーズ凝縮体の原子数が20％程度揺らいでいた。解析の結果、光トラップへの導入時に磁気トラップとの中心点の空間的なずれによって原子数が不安定になっていることがわかった。前年度までに予想した温度および磁場安定化では達成できなかった安定度については、微小変動磁場を生じる電源装置をはじめとした装置群のノイズ対策によって原子数の安定度向上を見込めた。
装置の再製作については、光源、真空装置、磁場制御の改良を行った。光源については自作半導体レーザー装置を改良し温度の高安定化を実現できた。これにより冷却光および観測光の強度安定化が実現できた。また回路作製のために基板作製機を導入し、レーザー周波数を100kHz程度まで制御装置を制作できた。環境磁場制御用の自作磁気プローブ製作と性能評価を行い1mG以下まで計測できることを確認できた。
前年に行った量子渦生成実験データの解析を行った。光スプーンによる量子渦生成においてスプーン回転の周波数依存のデータを取得していたが、解析により量子渦の渦度および渦の個数の評価を行った。結果、臨界回転数付近で渦度1の量子渦が2,3個生じており, 回転数による依存性は主として生じていなかった。ボーズ凝縮の重心運動にも着目し評価すると渦の個数の多いときは重心運動の振れ幅が大きい傾向を確認した。凝縮体のトラップ中の運動エネルギーが量子渦の生成個数に影響を与えている可能性を示すことができた。 -
2成分ボーズ凝縮体の対向超流動による界面不安定性発生
研究課題/領域番号：23740308 2011年 - 2012年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
東條 賢
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
2成分ボーズ凝縮の対向実験では両者の原子数差がダイナミクスに与える影響が大きい。内部スピン状態の異なる2成分ボーズ凝縮状態を安定的に実現するために磁場の安定化を行い成分間の原子数差を 10%程度まで抑え実験を行った。定常状態で混ざり合う2成分を選択し対向させ,対向時の相対速度によって異なる界面不安定性の発生を実現した。また,磁場によって2成分間の相互作用を変化させ,不安定性を変化させることに成功した。
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内部自由度をもつ原子気体の超流動性に関する研究
研究課題/領域番号：17071005 2005年 - 2009年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
上田 正仁, 平野 琢也, 斎藤 弘樹, 桑本 剛, 東條 賢, 川口 由紀, 東條 賢, 川口 由紀
配分額：43700000円 （ 直接経費：43700000円 ）
本研究では、内部自由度(スピン)を持った冷却原子気体のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の超流動性の研究を行った。スピン自由度を持ったBECは外部磁場によって異なった量子凝縮相をとりうる。このような系において外部磁場を短時間で変化させることにより、スピンの渦が自発的に生じるKibble-Zurek機構を数値シュミレーションで実証した。また、結び目励起や非アーベル渦が内部自由度をもったBECで生じることを見出した。
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ボース凝縮体を用いた内部自由度を持つ量子渦生成
研究課題/領域番号：19740248 2007年 - 2008年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 学習院大学
東條 賢
配分額：3840000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：540000円 ）
多成分量子渦生成のために必須である2つの重要な実験を行った。スピン2の内部自由度を持つ凝縮体(BEC)を用いた実験の全ての基礎となる非弾性衝突の定量的評価を実験および計算を行い、非弾性衝突パラメータを初めて見積った。また2成分BECの相互作用による相分離のダイナミクスを外場に対して安定なスピン状態で初めて行い、多成分BECを用いたダイナミクス解明へ向けた実験結果を示すことができた。