Organization
Scheduled update Special-Appointment Assistant Professor
Position
Special-Appointment Assistant Professor
External link
IMAI Yasutaka
Degree
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Doctor of Engineering ( 2020.5 Kyoto University )
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博士（工学） ( 京都大学 )
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修士（工学） ( 京都大学 )
Research Interests
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muonium
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量子エレクトロニクス
Research Areas
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Natural Science / Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics
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Natural Science / Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Professional Memberships
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日本物理学会
2010.10
Papers
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Single-ion spectroscopy system for the 2S1/2(F= 0) − 2D3/2(F= 2) transition in 171Yb+ Reviewed
Yasutaka Imai, Tatsuya Nishi, Masatoshi Nishizaki, Sho Kawajiri, Yuto Muroki, Rikizo Ikuta, Kai Matsumoto, Masao Kitano, Kazuhiko Sugiyama
Radio Science 51 ( 8 ) 1385 - 1395 2016.8
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22pBK-6 Frequency measurement using an octave-spanning optical frequency comb based on a mode-locked Yb:KYW laser
Mitaki Masatoshi, Sugiyama Kazuhiko, Imai Yasutaka, Kitano Masao
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 71 831 - 831 2016
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22pBK-2 Spectroscopy of the ^2S_<1/2>-^2D_<5/2> clock transition in single Ba^+ ions
Fujisaki H., Imai Y., Sugiyama K., Mitaki M., Nishida K., Kitano M.
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 71 827 - 827 2016
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Laser cooling of trapped single 174Yb+ ions irradiated with cooling beams in two directions
Irie Ren, Imai Yasutaka, Sugiyama Kazuhiko, Kitano Masao
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 71 558 - 558 2016
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24pAG-5 Spectroscopy of the ^2S_<1/2> - ^2D_<5/2> clock transition in Ba^+
Fujisaki H., Imai Y., Sugiyama K., Nishida K., Kitano M.
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 70 777 - 777 2015
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24pAG-6 The second Yb^+ ion trap system for evaluation of uncertainty of optical clocks
Higashitani Shohei, Imai Yasutaka, Sugiyama Kazuhiko, Kitano Masao
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 70 778 - 778 2015
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19aBA-9 Single-ion spectroscopy of the ^2S_<1/2^->^2D_<3/2> clock transition in ^<171>Yb^+(III)
Imai Y., Sugiyama K., Kitano M.
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 70 572 - 572 2015
Presentations
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ミューオニウム1S-2S遷移パルスレーザー分光実験およびCWレーザー精密分光実験に向けた研究開発
今井康貴, 足立泰平, 原秀明, 平木貴宏, 池戸豊, 石田勝彦, Saeid Kamal, 河村成肇, 幸田章宏, Yajun Mao, 増田孝彦, 三部勉, 三宅康博, 宮本祐樹, 大石裕, 大谷将士, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 鈴木一仁, 植竹智, 山基真佑, 山崎高幸, 吉田光宏, 吉村浩司, Ce Zhang
日本物理学会第77回年次大会 2022.3.15
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ミューオニウム1S-2S遷移分光に向けた976nm高出力光源の開発
今井康貴, 植竹智, 山基真佑, 原秀明, 平木貴宏, 増田孝彦, 宮本祐樹, 吉村浩司, 足立泰平, 池戸豊, 大石裕, 大谷将士, 河村成肇, 幸田章宏, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 鈴木一仁, 三部勉, 三宅康博, 山崎高幸, 吉田光宏, Yajun Mao, Ce Zhang, 石田勝彦, Saeid Kamal
日本物理学会第76回年次大会 2021.3.14
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量子イオンビーム(QIB)分光に向けたYbドープファイバーを用いた987nm光の増幅
今井 康貴, 藤枝 亮, 植竹 智, 笹尾登, 吉村 太彦, 吉村 浩司, 吉見 彰洋, 宮本 祐樹, 増田 孝彦, 原 秀明, 今村 慧, 上垣外 修一, 中川 孝秀, 金井 保之, 市川 雄一, 長友 傑, 本田 洋介, 坂上 和之
日本物理学会2019年秋季大会 2019.9.10
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Spectroscopy of the clock transitions of trapped Yb+ towards search for temporal variation of the fine structure constant International conference
Yasutaka Imai, Yusuke Ueno, Kazuhiko Sugiyama
The 11th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2019) 2019.3.2
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Improvement of single-ion spectroscopy of quadrupole transitions in ytterbium ions towards search for temporal variation of the fine structure constant International conference
Yasutaka Imai
The 10th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms (FPUA2018) 2018.1.8
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RFトラップに閉じ込めた単一イオンの時計遷移分光で観測される サイドバンドの解析
今井 康貴, 杉山 和彦, 入江 連, 北野 正雄
日本物理学会2017年秋季大会 2017.9.22
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Single-ion spectroscopy of two quadrupole transitions in ytterbium ions towards search for temporal variation of the fine structure constant International conference
Yasutaka Imai, Kazuhiko Sugiyama, Ren Irie, Masao Kitano
The 25th International Conference on Atomic Physics (ICAP2016) 2016.7.28
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Observation of the Magnetic-Insensitive Clock Transition in the 2S1/2(F=0) - 2D3/2(F=2) Transitions in Single 171Yb+ International conference
Yasutaka Imai, Kazuhiko Sugiyama, Masao Kitano
2015 URSI-Japan Radio Science Meeting 2015.9.3
Research Projects
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ミュー粒子質量精度向上に向けたCW高強度レーザーによるMu1S-2S遷移精密分光
Grant number：23K25881 2023.04 - 2026.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
今井 康貴
Grant amount：\18720000 （ Direct expense: \14400000 、 Indirect expense：\4320000 ）
本研究は，実験によるミュー粒子質量の決定精度を120 ppbから1 ppbまで向上させることを目的とする．ミュー粒子の基底準位超微細構造間周波数には，電弱効果によるシフトが-65 Hz存在することが理論計算で明らかになっている．しかし，超微細構造間周波数自体の理論計算値には515 Hzの不確かさが存在する．この不確かさは参照値であるミュー粒子質量の実験値に起因するものであり，ミューオニウム1S-2S遷移精密分光によりミュー粒子質量精度を2桁向上させることができれば，超微細構造間の不確かさは4 Hzまで低減するため，標準理論を超えた精密検証が可能となる．また，ミュー粒子の異常磁気モーメントにもミュー粒子質量は参照されるため，ミュー粒子の質量精度向上はg-2 anomalyで見えている新物理の検証にも寄与する．本年度はJ-PARCの大強度μ粒子ビームラインでパルスレーザーを用いた1S-2S遷移分光実験を行い，測定不確かさの低減に努めた．
系統誤差の一つ残留ドップラーシフトの低減を目的として，ミューオニウム生成標的であるエアロゲルを2層化し，レーザーと相互作用するミューオニウムの速度分布の対称化を試みた．結果，これまで使用していた単相の生成標的使用時よりも残留ドップラーシフトを低減させることに成功した．また，光周波数コムによるレーザーの周波数安定化を行い，周波数安定度を1.3 MHzから50 kHzにまで改善した．信号の統計量に関しては，244 nm発生に使用する非線形光学結晶をリチウムトリボレートに変更し，パルスレーザーの空間モードを改善することで，1S-2S遷移の対向二光子励起の効率を向上させ，先行研究の約130倍の信号レートを達成した． -
レーザー精密分光によるミュー粒子質量の測定
Grant number：21K13944 2021.04 - 2023.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
今井 康貴
Grant amount：\4680000 （ Direct expense: \3600000 、 Indirect expense：\1080000 ）
本研究は、水素様純レプトン原子ミューオニウムの1S-2S遷移の精密分光により、基礎物理定数であるミュー粒子質量の決定精度を向上させることを目標とする。ミュー粒子は強い相互作用(QCD)の影響を受けないため、その物理定数の精密測定は量子電磁力学(QED)のみならず、電弱スケールの新物理の探索へともつながる。現在ミュー粒子に関する基礎物理定数の不確かさは、その質量決定精度に由来する不確かさにより大きく制限されている。近年、著しい進展を見せるレーザー原子分光技術を駆使しミューオニウムの分光を行い、電弱統一および新物理の効果を精密に検証するツールとしての可能性を拓く。
本研究では、1S-2S遷移精密分光用の244 nm高出力CW励起光源の開発を進め、基本波光源である976 nm高出力光源の開発を行った。これまでに、シミュレーションによるファイバ長、増幅率の試算等を行いYb添加ファイバ増幅器の開発を進め、976 nm光源の高出力化にある程度成功していたが、photodarkening等により増幅器の出力が減衰していく問題が生じていた。今回、母材にりん珪酸塩ガラスを用いたYb添加ファイバを使用することでphotodarkeningを抑制したYb添加ファイバ増幅器を開発し、出力変動を抑えることに成功した。現在、さらなる高出力化に向けた多段化Yb添加ファイバ増幅器の開発を進めており、目標である10 W程度の出力が達成可能であることを確認した。
また、J-PARCにおいてパルスレーザーを用いたミューオニウム1S-2S分光実験を行い、1S-2S遷移の観測に成功した。