Title适用于新型原子钟的类碱土金属原子的魔术波长的理论计算
Authors郭凯
Affiliation北京大学
Keywords新型原子钟
类碱土金属原子
动态偶极极化率
魔术波长
原子囚禁
电磁辐射
Issue Date2010
Citation北京大学.
Abstract时间和频率的精确测量不仅对于基础科学研究是必要的,而且是对于宽带通讯网络和全球导航定位系统的技术发展是至关重要的。当前国际上标准秒的定义是通过133Cs原子的微波跃迁实现的,它的精确度可以达到10-15秒。光梳技术使得光频和无线电频率之间紧密联系起来。它的突破,使得人们对高精度的原子钟--光晶格钟产生了更加浓厚的兴趣。它将使得原子钟的精确度达到其极限水平(10-18秒)。<br>   激光冷却和囚禁技术使得冷原子喷泉钟成为可能。冷原子喷泉钟通常使用磁光阱和光学粘胶的方法来冷却和囚禁中性原子,以减少原子的二级多普勒频移。但由于原子云的存在,碰撞频移无法避免。高精度的光晶格钟则采用将单个中性原子囚禁在高强度激光驻波场的波腹或波节的方法以将原子间的碰撞频移减到最小。事实证明,大部分类碱土金属原子(包括Mg、Ca、Sr、Ba、Yb、Zn、Cd、Hg等)的超精细诱导跃迁1S0-3P0非常适合作为光晶格钟的备选方案。在形成高强度激光驻波场时,如果激光的波长取为魔术波长,则钟跃迁的上下能级AC Stark效应产生的光频移相同,此时的钟跃迁频率不受驻波场光强的影响。因此,魔术波长的计算,对于提高光晶格钟的精度有重要意义。<br>   另外,由于关于光钟和微波钟已经研究的很多,而在光频和微波频段之间的太赫兹频段的原子钟的研究仍是一个空白。当前太赫兹电磁辐射越来越受到重视,并在成像,通讯等多个领域得到应用。因此,在时间和高精度测量中,太赫兹钟应该占有一席之地,并发挥其相应的作用。<br>   在此之前,我们研究组利用相对论B样条+CI+半经验极化势计算了第Ⅱ副族原子Zn、Cd、Hg光晶格钟的偶极极化率和相应的魔术波长值,并且与其他理论值符合的很好。本文采用同样的理论方法,对第Ⅱ主族原子Mg、Ca、Sr、Ba和Yb原子的超精细诱导跃迁1S0-3P0的动态偶极极化率进行了详细的计算,并获得了相关的魔术波长。另外,为了探索太赫兹波段的光晶格钟,本文也计算了包括Mg、Ca、Sr、Ba、Yb、Zn、Cd、Hg等原子对应的太赫兹跃迁3P2-3P1和3P1-3P0的魔术波长值,为太赫兹波段的光晶格钟的实验研究提供了重要参数。
URIhttp://hdl.handle.net/20.500.11897/353691
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