京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

物理

物理の2012年11月3日の内容はこちら

実習指導

吉川 豊(量子力学研究室 助教)

チューター

関 友宇(修士課程 1回生)
西尾 卓衛(修士課程 1回生)

ボランティア

なし

実施場所

理学部5号館 115号室、5号館北館159号室

実習内容

最初の1時間20分程度でレーザーと原子の性質に加え、その相互作用を用いたレーザー冷却についての講義を行った。その後、実験室でレーザー冷却の実演とそれに用いた実験装置の説明を行った。

原子に対して共鳴周波数より少し低い周波数のレーザー光を当て、ドップラー効果を利用して原子の運動を遅くすることをドップラー冷却法という。真空チャンバー内のRb原子に対して6方向からドップラー冷却を行い、さらに適切な磁場勾配を印加すると、Rb原子を100μK程度まで冷却しつつ一か所に捕まえることができる。この捕まえた原子に対してレーザー吸収分光を行う。

フィゾー干渉計を作り、干渉縞を確認トラップした原子をIRスコープで観察

どのように穴を空けると狙った干渉模様ができるか議論講義風景1


自分で空けた穴のパターンを実験装置にセット
トラップした原子が携帯のカメラに映るか実験


受講生の感想

  • 量子光学の研究室へ行った。レーザーをつかって原子を冷却するところを見学した。 レーザーは焼けるというイメージだったので新鮮な感じだった。ここでも1つ1つの量子について考察した後に、全体の巨視的な考察をしていた。 固体量子の研究室でもそうだった。素粒子物理とのちがいなのかと思った。
  • 今までのELCASでの話は、学校の知識だけでは全く足りなくて、抽象的には理解できてもどう証明されるのかを理解できないことが多かったが、今回はドップラー効果など、学校で習ったことが応用されていたので、これまでで一番深く理解することができた。 レーザー冷却装置も液体窒素が一番冷たいものというイメージがあったので、それより冷たいものがあったと知って驚いた。
  • 今日体験ささていただいた内容は、初めて触れる分野のもので、新鮮でした。レーザーというのは身近でありながら、今までその原理や仕組みを知ることがありませんでした。ですが、今日お話しを聞かせていただいて、物理学的にレーザーは欠かせないものだということがよく分かりました。 レーザーによってものを精密に測ることが出来る。私たちが普段使っているレーザーポインターなどのレーザーにそのような用途があるとは知りませんでした。その他にも、冷却したりとか、様々な応用が効くというのを聞いて、具体的にはどのような分野に応用されているのかということに興味を持ちました。また、たくさんお話を聞かせて頂ければ、と思います。今日はありがとうございました。
  • 光の性質について、様々なことを教えて頂き、光への理解が深まった。ただ、たくさん自分の知らない単語が出てきて、もっと自分で勉強しなければならないと思った。 また、ドップラー効果やスペクトルなど、とても難しいことがらを応用して新しい装置をつくるのはすごいことだと思った。ノーベル賞をとったその発想力に驚いた。
  • 物理をまだ学んでいない僕にとっては、わからないことが多かったが、まだ理解できるところはあった。 光についても光によって軌道が変わる光学遷移というものも知らなかったので身近にある光についてさえ全然知らないと思った。ドップラー効果は距離によって音の周波数が変わるものだという認識しかなかったが、ドップラー幅について深く知れて良かった。 しかし、式の意味を理解しきれていないと思う。
  • レーザー冷却のお話を聞かせて頂いたのですが、その過程で学んだ基礎が、他の分野の話と通じるところがあって、レーザーの話だけでなく、全体的に理解を深めることができて、良かったです。 冷却した原子は持っているエネルギーが小さくなるので、物質の性質を読み取りやすくなり、冷却が重要なファクターである、というお話でしたが、非常に興味深かったです。 3次元ドップラー効果を発生させてレーザー冷却し、不均一磁場で固定するという装置のデモンストレーションも実際に見られて、楽しかったです。

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