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张小明 2026/1/1 16:31:47
化妆品应如何网站建设定位,刷赞网站推广qq,网站办公室,个人网站的基本风格有哪些原子冷却与捕获技术:原理、应用与量子模拟 在量子物理学的研究中,原子冷却与捕获技术是至关重要的领域,它为我们深入探索微观世界提供了强大的工具。本文将详细介绍原子冷却与捕获的相关技术,包括西西弗斯冷却、偶极陷阱、光镊、光晶格等,以及一些重要公式的推导。 西西…原子冷却与捕获技术:原理、应用与量子模拟在量子物理学的研究中,原子冷却与捕获技术是至关重要的领域,它为我们深入探索微观世界提供了强大的工具。本文将详细介绍原子冷却与捕获的相关技术,包括西西弗斯冷却、偶极陷阱、光镊、光晶格等,以及一些重要公式的推导。西西弗斯冷却西西弗斯冷却过程沿着 z 轴不断重复,导致原子持续损失能量,最终实现亚多普勒冷却,将原子温度降至微开尔文(μK)量级。该冷却方法的名称源自希腊神话中的西西弗斯,他被惩罚永远将巨石推上山顶,而巨石又会滚落下来,这与原子在冷却过程中的能量变化类似。原子从 z = 0 处的 m = 1/2 基态子能级开始,沿 z 方向运动时能量升高(如黑色虚线箭头所示)。当吸收一个 σ - 极化光子时,会发生光泵浦(绿色箭头)。随后,在 m = -1/2 基态子能级中,吸收 σ + 极化光子时,这一过程会再次重复。偶极陷阱、光镊和光晶格偶极陷阱与光镊:在非均匀电场中,可以利用感应电偶极矩创建捕获势。经典情况下,电偶极矩在电场中的势能为 (U = -p \cdot E)。在沿 z 方向的非均匀场中,力为 (F_z = - \frac{\partial U}{\partial z} = \frac{\partial (p_z E_z)}{\partial z})。由于感应偶极矩 (p_z = \alpha E_z)(其中 α 为原子极化率),所以力与光强梯度成正比(因为 (I \propto E^2)),这会产生一个指向光强更高区域的力,例如指向紧密聚焦激光束的束腰处。这种方法被称为偶极捕获或“光镊”,由 2018 年诺贝尔物理学奖获得者 A
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