地面与微重力环境下冷原子量子磁性的精密测量

摘要

冷原子是利用激光制冷、蒸发制冷等冷却手段将原子制备到接近绝对零度的状态.作为当前量子物理的一个重要国际前沿,冷原子物理已经发展到探索、研究、测量原子内部的自旋自由度.对其内部自旋自由度的超精细结构所呈现的丰富量子磁性的精密测量,无论是对基础物理,或是新技术的运用,无疑都有着非常重要的作用.而借助于微重力环境的优势,创造新的极端条件,冷原子实验系统可获得地面无法达到的pK量级的超低温以及长时间的精密测量,量子磁性的操控与精密测量可以突破地面重力的限制而达到新的参数区域.本文综述了地面与微重力环境下冷原子实验原理、装置、方案,不同磁量子数塞曼态间转移、磁性相变,以及飞行时间成像与相衬成像.就其精密测量,着重阐述了在微重力下使冷原子继续深度冷却,和使用非破坏相衬成像测量手段这两方面.