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6-3 초저온 페르미온 원자간섭계 개발

  • 과제명

    초저온 페르미온 원자간섭계 개발

  • 주관연구기관

    한국표준과학연구원
    Korea Research Institute of Standards and Science

  • 연구책임자

    문종철

  • 참여연구자

    박창용   이재훈   이원규   유대혁  

  • 보고서유형

    연차보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-10

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국표준과학연구원
    Korea Research Institute of Standards and Science

  • 등록번호

    TRKO201600001270

  • 과제고유번호

    1711034527

  • 키워드

    초저온 원자 기체,정밀측정,보즈-아인슈타인 응축,정밀분광학,레이저냉각ultracold atomic gasses,precision measurement,Bose-Einstein Condensate,precision spectroscopy,laser cooling

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    ...


    연구목표
    ◦ 최종 연구목표
    현재 원자 간섭계는 높은 정밀도와 안정성으로 다수의 정밀측정분야와 단위정의 등 다방면에 응용되는 중요한 분야임. 하지만, 다음과 같은 문제점으로 인하여 정확도에 한계를 지님: 1. 원자간의 상호...

    연구목표
    ◦ 최종 연구목표
    현재 원자 간섭계는 높은 정밀도와 안정성으로 다수의 정밀측정분야와 단위정의 등 다방면에 응용되는 중요한 분야임. 하지만, 다음과 같은 문제점으로 인하여 정확도에 한계를 지님: 1. 원자간의 상호작용으로 인한 불확도 증가 2. 낮은 선밀도(low flux or density) 3. 제한된 interrogation time
    본 연구에서는 초저온 Fermi 원자를 이용하여, 위의 문제점들을 근본적으로 극복하고 정밀도 향상을 가져올 물질파 간섭계(matter-wave interferometer)의 현시를 목표로 연구함.
    초저온 Fermi 원자/분자 시스템으로 다양한 물리영역으로의 확장연구.
    ◦ 해당단계 연구목표
    - 세계적 수준의 초저온 보존/페르미온 복합 시스템 구축 및 안정화
    - 광격자를 이용한 물질파 간섭계를 통한 Bloch oscilation 현상 현시 및 연구
    - 광격자내에서의 원자의 양자동역학 측정 및 제어를 통한 측정 정밀도 향상 연구

    연구내용:
    ◦새로운 원자빔 냉각 방식 개발(40K 원자)
    - 레이저 주파수 modulation을 통하여 원자 capture velocity를 증가시킴. 이를 통하여 원자빔 flux의 향상을 연구.
    - 전년도 성과: 저온 원자빔 공급장치 선속의 세계적 수준도달
    - 당해연도 성과: 기존 방법 대비 원자빔 냉각 효율의 증가 (>4배)
    ◦새로운 방식의 3차원 레이저 냉각 기술 개발 (Yb 원자)
    - Yb원자의 두 개의 레이저 냉각전이선을 동시에 사용하는 방식의 3차원 자기광포획(Magneto-Optical Trap,MOT)방식 개발(core-shell MOT)
    - 기존대비 100배의 loading rate성능 향상(최종 원자수 기준 10배 향상)
    - core-shell MOT을 바탕으로, 안정화된 초저온 Yb원자 실험 시스템 구축
    - 174Yb Bose-Einstein Condensate(BEC) 구현 성공 (원자개수 N∼105)
    ◦Bloch Oscillation 및 원자 간섭계 구현을 위한 실험시스템 확보 및 기초연구 수행
    - 원자간섭계를 위한 새로운 진공시스템 디자인 및 테스트 완료
    - 레이저를 이용한 원자 수송장치 개발. 초저온 원자기체는 간섭계 구현을 위해 새로운 진공챔버로 수송되게 됨.
    - Bloch oscillation의 이론적 시뮬레이션, 실제 실험조건에서의 기술적 에러로 인한 오차분석

    기대효과(응용분야 및 활용범위 포함):
    ◦초저온 Fermi 원자 물질파 간섭계는, 현 원자간섭계의 한계점들(1. 원자간 상호작용, 2. 낮은 선밀도(low flux or density), 3. 제한된 interrogation time)을 원천적으로 해결함.
    ◦초저온 Fermi 원자 물질파로 인하여, 기존 원자간섭계 정밀도의 대폭적인 향상(100-1000배 이상의 향상 기대).
    ◦새로운 물리연구 영역 개척(e.g. 초저온 dipolar molecular gas, 양자전산, etc.)


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 주요사업 연차실적·계획서 ... 2
    3. 한글요약문 ... 4
    4. Ⅱ. 1차년도(’15년) 실적 ... 5
    5. 1. 연구개발 개요 ... 5
    6. 2. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 7
    7. 3. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 7
    8. 4. 연구수행 ...
    1. 표지 ... 1
    2. 주요사업 연차실적·계획서 ... 2
    3. 한글요약문 ... 4
    4. Ⅱ. 1차년도(’15년) 실적 ... 5
    5. 1. 연구개발 개요 ... 5
    6. 2. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 7
    7. 3. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 7
    8. 4. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
    9. 5. 연구개발 목표 달성도 및 자체평가 ... 34
    10. 6. 연구수행방법의 독창성 및 수행방법의 우수성 ... 35
    11. 7. 사업화 가능성 및 사회‧경제적 기여도 ... 36
    12. 8. 연구성과 및 활용 ... 36
    13. 9. 연구 투입 자원 내역 ... 38
    14. 10. 중간진도 점검 결과 및 개선내역 ... 40
    15. 11. 연구책임자의 자율 평가 의견 ... 40
    16. 12. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 40
    17. 13. 중요 연구변경 사항 ... 40
    18. 14. 기타 건의사항 ... 40
    19. Ⅲ. 2차년도(’16) 계획 ... 41
    20. 1. 국내․외 관련 분야의 환경 변화 ... 41
    21. 2. 연구개발 목표 및 내용 ... 41
    22. 3. 연구 추진 계획 ... 41
    23. 4. 연구성과 목표 ... 41
    24. 4. 연구개발 추진체계 ... 42
    25. 5. 산·학·연 협동연구 추진계획 ... 42
    26. 6. 국제공동연구(협력) 추진계획 ... 43
    27. 7. 연구개발결과의 활용방안 및 기대성과 ... 43
    28. 8. 연구원 편성표 ... 44
    29. 끝페이지 ... 44
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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