陈泽锐 刘光存 俞振华

(中山大学物理与天文学院,广东省量子精密测量与传感重点实验室,珠海 519082)

原子钟提供了时间的标准,但原子间的相互作用往往限制原子钟的精度.本文理论研究了谐振子势阱中双费米原子光钟由于原子间的短程相互作用而在拉比频谱中引起的碰撞频移.考虑到原子光钟中短程相互作用一般较弱,并且晶格光的参数在Lamb-Dicke 区间中,本文近似费米原子的外态不发生改变,进而推导出原子内态在拉比探测光驱动下满足的运动方程.微扰求解运动方程,得到一阶解的解析表达式,从而得到了拉比频谱的碰撞频移依赖于拉比探测光参数与在原子特定外态中相互作用的表达式.最后,利用谐振子势阱中格林函数的解析表达式,得到了有限温下碰撞频移与原子间相互作用的关系.研究结果表明,实验中可以通过精密测量原子光钟的频移获得原子间相互作用的信息.

1 引 言

作为定义时间的科学标准,原子钟从上个世纪开始就是一个众多学者致力研究的活跃领域[1,2].而近期迅速发展的光频原子钟预示着新一代的时间标准.原子钟性能的每一步提升都难能可贵,人们通过大量的理论研究和实验探索,逐渐实现了将抑制原子钟精度的各种效应所引发的时钟频移限制在相对更低的量级下,诸如多普勒效应、光晶格频移、光子反冲等.长期以来,原子间短程相互作用导致的碰撞频移在各个阶段往……