к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Атомный интерферометр

Атомный интерферометр - прибор, позволяющий наблюдать стационарную картину интерференции двух сдвинутых по фазе компонент к--л. состояния атома. В принципе такое устройство аналогично обычному двухлучевому оптич. интерферометру.

Принцип действия атомного интерферометра может быть пояснён следующим примером. Пучок атомов водорода в метастабиль-ном состоянии 2S1/2 последовательно проходит через две пространственно разделённые зоны 1 и 2, внутри к-рых атомы подвергаются воздействию неадиабатич. возмущения, вследствие чего становятся возможными их переходы в др. состояния, напр. 111998-297.jpg и 111998-298.jpg. Возмущающим фактором является электрич. поле, локализованное в пространстве между зонами (рис. 1), к-рое резко изменяется на границах, т. е. в пределах каждой зоны ширины d.

111998-299.jpg

Рис. 1. Схема атомного интерферометра: 1 и 2 -входная и выходная электродные системы, 3-детекторы La-излучения, 4 - область действия дополнительного электрич. поля.

Для упрощения картины можно ограничиться рассмотрением двухуровневой системы111998-300.jpg - 111998-301.jpg , что оправдано при не слишком сильных полях; в этом случае влияние уровня 111998-302.jpg сказывается слабо и может быть учтено малыми поправками. При пересечении первой границы атомы переходят в суперпозицию собств. состояний 111998-303.jpg и 111998-304.jpg с энергиями 111998-305.jpg, определяемыми величиной напряжённости электрич. поля E. На границе зоны 2, где поле убывает до нуля, возникнут компоненты пучка, представляющие как состояние 111998-306.jpg , так и состояние 111998-307.jpg, причем каждый из термов 111998-308.jpg и 111998-309.jpg даст начало паре таких состояний.

По выходе из поля амплитуды (здесь уже собственных) состояний111998-310.jpg и 111998-311.jpg будут определяться амплитудами переходов и разностью фаз между компонентами каждой пары Эта разность зависит от времени пролета в поле и от частоты перехода между термами 111998-312.jpg и 111998-313.jpg, расщеплёнными электрич. полем (Штарка эффект ).Поскольку величина расщепления определяется напряженностью поля Е, то при ее монотонном изменении в прошедшем пучке будут наблюдаться периодические (происходящие в противофазе) колебания интенсивности потоков 2S- и 2Р-атомов, обусловленные интерференцией компонент каждой пары: (2S)1-(2S)2 и (2P)1-(2P)2. Такое же явление будет наблюдаться при изменении времени пролета t, определяемого расстоянием l между границами поля (l>d).

Наблюдение картины интерференции можно осуществить измерением потока короткоживущих 2P-атомов. Детектор, расположенный за второй границей, будет регистрировать фотоны, отвечающие переходу 2Р-1S, т. е. головную линию серии Лаймана 111998-314.jpg с длиной волны 1216 111998-315.jpg. Можно также наблюдать происходящую в противофазе интерференцию 2S-компонент, для чего необходимо пропустить пучок 2S-атомов через дополнит. электрич. поле, перемешивающее состояния 2S и 2Р.

В двухуровневой системе 2S1/2-2P1/2, имеют место переходы между S- и Р-подуровнями сверхтонкой структуры с проекциями Fz квантового числа суммарного момента F ядра и электрона, равными 1,0 и -1 (рис. 2). T. к. разности энергий для переходов с 111998-316.jpg 1 (согласно отбора правилам)совпадают, результирующая интенсивность 2Р-компоненты пучка будет определяться суммой трёх слагаемых, соответствующих этим переходам: 111998-317.jpg . Если положить х=<d>111998-318.jpg, где <d> - матричный элемент перехода 2S1/2-2P1/2, a 111998-319.jpg-лэмбовский сдвиг, то вероятность выхода 111998-320.jpg-атомов для каждой i-й компоненты будет определяться выражением вида

111998-321.jpg

где111998-322.jpg-постоянная распада 2Р-состояния.

Атомный интерферометр представляет собой помещенную в вакуум систему из 2 электродов (создающих неадиабатически изменяющееся на границах поле), длина к-рой зависит от скорости атомов пучка и составляет обычно 1-50 см. Особенности тонкой структуры 111998-323.jpg -уровней атомов водорода оптимально проявляются при х~1, чему соответствует E ~ 300 В/см.

На рис. 3 показаны кривые интерференции компонент 2Р-состояния атома водорода (являющейся оптич. аналогом эффекта Пайса - Пиччони для системы 111998-324.jpg ; см, К-мезоны).

Наблюдение атомных состояний в течение длительного времени при помощи А. и. позволяет осуществить качественно новые эксперименты, поскольку картина интерференции, зарегистрированная в широком интервале сдвига фаз, чрезвычайно чувствительна к характеристикам её компонент.

111998-325.jpg

Рис. 2. Сверхтонкая структура 2S1/2 -, 2Р1/2 -уровней атома водорода (масштаб не выдержан)

Одним из примеров применения А. и. является измерение лэмбовского сдвига в атоме водорода. Из ф-лы для двухэлектродного интерферометра следует, что аксперим. зависимость выхода 2Р-атомов от E и t позволяет в принципе найти величину111998-328.jpg.

111998-326.jpg

Рис. 3. Зависимость интенсивности 111998-327.jpg компоненты 2Р от напряжённости электрич. поля E для времени пролёта t=2,5512*l0-9 с (а) и от t при E = 400 В/см (б).

Однако определение её с точностью ~10-6 оказывается затруднительным из-за сложного поведения атома в поле и неопределённости характеристик этого поля, особенно вблизи отверстий в электродах для прохода пучка.

Для точного измерения 111998-329.jpg применяется т. н. двойной А. и. с двумя двухэлектродными системами (типа, изображённого на рис. 1), разделёнными промежутком L. Атом водорода в состоянии 111998-330.jpg , пролетающий через такой интерферометр, последовательно подвергается действию неадиабатич. полей во входной и выходной электродных системах, к-рое приводит к перемешиванию состояний 2S и . Роль первой системы сводится к созданию суперпозиции 2S-, 2Р-состояний из исходного состояния 2S. Для того чтобы экспериментально найти сдвиг фаз 2S- и 2Р-компонент пучка после пролёта атомом расстояния L, используется, в качестве анализатора, вторая двухэлектродная система, образующая компоненты 2Р-состояния как из 2P-, так и из 2S-состояний. Интерференцию этих компонент наблюдают при помощи детектора La-квантов.

Процессы, происходящие в интерферометре, удобно рассматривать в системе покоящегося атома. В этом случае на атом будут действовать два импульса электрич. поля, разделённые промежутком времени t=111998-331.jpg , где 111998-332.jpg-скорость атома. В промежутке между электродными системами, т. е. в области, где поля нет, состояния 2S и являются собственными и их эволюция определяется точно.

Поэтому можно написать точное выражение для вероятности выхода 2Р-атомов после пролёта через двойной 111998-333.jpg интерферометр как функции длины L или времени пролёта t (E1, E2 - величины напряжённостей электрич. полей во входной и выходной двухэлектродных системах). Существенно, что при эксперим. определении зависимости111998-334.jpg в качестве переменной L можно взять не абс. значение длины, а её приращение, отсчитанное от некрой произвольной точки.

Литература по атомным интерферометрам

  1. Соколов Ю. Л., Интерференция 2P1/2-состояния атома водорода, "ЖЭТФ", 1972, т. 63, с. 461.

Ю. Л. Соколов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 22.02.2020 - 07:52: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
20.02.2020 - 12:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
19.02.2020 - 18:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
19.02.2020 - 18:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:50: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:49: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Тиртхи - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:13: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:09: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Вихревые эффекты и вихревые теплогенераторы - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:06: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Андрея Петровича Хрищановича - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 18:48: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 18:47: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
16.02.2020 - 10:08: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution