部门青年教师孙君近期在科研工作中取得新进展
发布时间:2021-06-16    作者:     点击数:375

原子在与光场的相互作用中会吸收或释放光子从而获得反冲动量。当一个原子吸收一个光子,由于动量守恒,原子获得的反冲动量应等于与之相互作用光子的动量。激光脉冲原子干涉仪的原理便是利用这一反冲动量,将原子的物质波合并或分束,从而实现对重力加速度,重力梯度,牛顿万有引力常数以及精细结构常数等一些基本物理量的高精度测量。

原子干涉仪实验的测量结果直接依赖于对冷原子团(温度可达5微开尔文)与高斯光场相互作用中,原子平均反冲动量的探测(相对不确定度可达10-11量级)。目前已有实验观测到,因高斯光束束腰大小,或原子团尺寸引起的平均反冲动量的相对系统误差可达10-7量级,这已远超过了当前实验可达到的精密度。为了提高实验测量结果的准确度,如何从理论上评估该类系统误差已成为了原子干涉仪精密测量领域的关键问题。

2021526日,浙江水利水电学院基础教学部孙君博士以第一作者兼通讯作者的身份,与其合作者,杭州师范大学物理学院孙永南副教授,在Phyaical Review Letters杂志上发表了关于原子与光场相互作用中,原子平均反冲动量的理论工作。

基于光子的横向坐标-动量不确定性关系,该工作首次提出,原子的空间波函数会对光子横向坐标量子态产生约束,从而影响平均反冲动量的假设。论文同时给出了计算高斯型原子团与任意空间模式的单色光场相互作用中原子平均反冲动量的理论模型。该模型可以对原子干涉仪实验中因光场横向模式以及原子空间几率分布引入的系统误差给出理论诠释以及评估依据。

这项工作得到了国家奖学金委员会(CSC)以及法中科学应用基金会(FFCSA)的支持。

论文链接

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.213603