基於冷原子干涉的Casimir-Polder效應研究

《基於冷原子干涉的Casimir-Polder效應研究》是依託浙江大學，由王兆英擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於冷原子干涉的Casimir-Polder效應研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：王兆英
• 項目類別：面上項目

項目摘要

Casimir-Polder（CP）效應指的是在中性原子和附近巨觀物體表面之間存在著相互作用勢，它是真空量子起伏的體現。近年來，隨著冷原子技術的迅猛發展，出現了測量CP勢的新方法。本項目基於冷原子干涉技術，擬利用一系列拉曼雷射脈衝操控光晶格中的冷原子分離和重合，實現冷原子的內態干涉，從而精確測量冷原子與光學反射鏡之間的Casimir-Polder勢和分離距離（微米尺度）之間的關係；進一步探索不同環境溫度下CP勢的變化。原子與反射鏡之間的分離距離由光的波長來決定，基於目前光波長測量的精度和冷原子干涉條紋的精度，我們預期利用該方案測量的CP勢的精度可以達到10%。通過本項目的研究，預計可以對現有引力理論的基本假設和定律進行更加精密的檢驗，比如微米尺度上的牛頓反平方定律如何偏離等。而且，精確測量短程CP相互作用勢可能會開闢納米技術和微機械加工技術的潛在套用。

結題摘要

本項目研究基於冷原子干涉技術的Casimir-Polder（CP）效應。我們按照研究內容和研究計畫積極開展相應的研究工作，項目總體完成情況良好。（1）在實驗上獲得了溫度為5微開爾文的相干性原子，實現了信噪比較好的原子干涉條紋，條紋對比度達到0.3左右。（2）研究了雙光子受激拉曼躍遷技術對冷原子的相干調控；研究冷原子體系內外部量子耦合系統中的退相干機制和提高原子相干性的方法。（3）研究了冷原子干涉過程中的各種相位噪聲和系統誤差，相位噪聲包括拉曼反射鏡的振動噪聲、拉曼光的相位噪聲、探測噪聲、拉曼光光強噪聲等；系統誤差包括二階塞曼頻移、單光子光移、雙光子光移、拉曼光波前畸變引起的相移以及原子自發輻射引起的相移等。（4）實現了基於冷原子干涉的重力加速度g的精密測量，測量精度為200秒積分時間內達到8.3E-9g。（5）我們在理論上提出復點源模型，分析了超短距離下CP勢與分離距離之間的關係，獲得了原子尺寸距離下的CP勢。按照這個理論模型，我們甚至可以得到距離為零情況下的相互作用勢，這對統一電磁相互作用力和強相互作用力有著重要的意義。