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原子干涉 绝对重力仪

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1997年美国加州斯坦福大学的朱棣文教授凭借其在激光冷却和陷俘原子领域内的突出成就获得了诺贝尔物理学奖。1999年朱棣文教授所领导的小组又成功的利用原子干涉技术实现了原子绝对重力测量的实验,实验结果表明:原子干涉绝对重力仪在一分钟内可使测量的相对不确定度达到,测量时间比经典绝对重力仪要缩短100倍以上,且最好测量的相对不确定度可达。
原子干涉绝对重力仪的原理是这样的:首先利用激光冷却原子。我们知道光可以看成一束粒子流,这种粒子流叫作光子。光子可认为没有质量,但具有一定的动能,其动能的大小由光的频率所决定。当激光打向原子时,光子和原子发生碰撞,(如果光子的能量满足原子跃迁的条件)原子将吸收光子而产生跃迁,原子运动的速度会减慢,在原子跃迁的同时会释放同样的光子。这样通过光子与原子的不断交换能量,可使原子运动的速度大大降低,从而形成极低温条件(μK量级)。这时用两两相对,沿三个正交方向的六束激光把原子引到激光的交汇处。这六束激光会使原子不管企图向何方运动,都会遇上具有恰当能量的光子,并被推回到六束激光交汇的区域,这样原子会被陷人其中并不断降低速度,形成“光学粘胶”。由于重力的作用,这些原子会在1秒钟内从光学粘胶中落下来。为了真正囚禁原子,就需要建立“磁光阱”。磁光阱由上述排列的六束激光,再加上两个磁性线圈构成。磁光阱中的磁场会对原子的特征能级起作用,就会产生一个比重力大的力,从而把原子拉回到陷阱中心,这时原子会被激光和磁场约束在一个很小的范围里。这时再把高度冷却的原子向上抛出,让原子在无磁条件下与重力场相互作用。用相隔一定时间的多束拉曼脉冲对原子进行态制备,从而形成原子干涉。
原子干涉绝对重力仪实现了从激光干涉技术向原子干涉技术的转变,它被认为是今后绝对重力仪发展的另一个方向。
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1楼2021-04-27 09:57回复
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    2楼2021-04-27 10:08
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