基于 85 Rb- 87 Rb双组分冷原子干涉仪的弱等效原理检验的实验研究

发布时间：2021-07-24 07:50

　　等效原理是广义相对论的基本假设之一。但是,几乎所有试图将引力与标准模型统一起来的新理论都要求等效原理破缺。对等效原理的实验检验,有助于检验这些新理论和寻找新的作用力,相应的基于宏观物体和微观物体的实验检验都非常重要。近二十多年来,随着原子干涉仪技术的快速发展,原子干涉仪已经被广泛应用于测量重力加速度、重力梯度、地球转动和万有引力常数等。此外,利用原子干涉仪也可在微观领域对弱等效原理进行实验检验。本论文开展了基于85Rb-87Rb双组分冷原子干涉仪的弱等效原理检验的实验研究,取得的主要创新型研究成果包含:1.提出并实现了一种新的用于双组分原子的四波双衍射拉曼跃迁原子干涉方案,利用该方案可以实现拉曼光相位噪声的共模抑制。2.完成了85Rb和87Rb双组分原子干涉仪实验平台的研制,实现了85Rb和87Rb双组分同步差分重力加速度的测量。3.利用85Rb和87Rb双组分原子干涉仪开展了弱等效原理检验实验,在积分3200 s后,系数η的统计不确定度为0.8 ×10-8。经过系统误差评定后,得到弱等效原理检验的最终结果为η =（2.8 ± 3.0）× 10-8。4.对实验系统进行了局部优化,将积分... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 等效原理
    1.2 原子干涉仪
        1.2.1 受激拉曼跃迁
        1.2.2 拉曼脉冲马赫-曾德尔原子干涉仪
    1.3 弱等效原理的实验检验
        1.3.1 基于宏观物体的弱等效原理实验检验
        1.3.2 基于微观粒子的弱等效原理实验检验
        1.3.3 弱等效原理检验的空间计划
    1.4 论文结构与内容
第二章 双衍射拉曼原子干涉仪
    2.1 双衍射拉曼跃迁
    2.2 双衍射拉曼原子干涉仪
        2.2.1 双衍射拉曼原子干涉仪与单衍射拉曼原子干涉仪对比
        2.2.2 双衍射拉曼原子干涉仪的特点
    2.3 四波双衍射拉曼跃迁原子干涉方案
第三章 实验装置
    3.1 真空系统和磁屏蔽系统
    3.2 光学系统
        3.2.1 冷却光模块
        3.2.2 拉曼光模块
        3.2.3 探测光模块
    3.3 射频系统
    3.4 时序控制系统
第四章 实验过程与结果
    4.1 实验过程
    4.2 双组分原子磁光阱
    4.3 双组分原子喷泉
    4.4 双组分原子拉比振荡
    4.5 双衍射拉曼原子干涉仪
    4.6 双组分原子干涉重力测量
    4.7 差分相位的提取
        4.7.1 椭圆拟合
        4.7.2 噪声模拟
    4.8 弱等效原理检验实验结果
第五章 系统误差分析
    5.1 拉曼光有效波矢
    5.2 二阶塞曼频移
    5.3 重力梯度
    5.4 科里奥利效应
    5.5 交流斯塔克频移
第六章 实验的优化
    6.1 光学系统的优化
    6.2 转动补偿实验
第七章 总结与展望
参考文献
附录A 基本物理常数
附录B 铷原子的物理性质
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]Precision measurement with atom interferometry[J]. 王谨.  Chinese Physics B. 2015(05)
[2]Time-division-multiplexing laser seeded amplification in a tapered amplifier[J]. 杨威,周林,龙世同,彭文翠,王谨,詹明生.  Chinese Optics Letters. 2015(01)
[3]85Rb和87Rb双磁光阱的同时实现及特性研究[J]. 郝恺,周林,汤彪,彭文翠,杨威,王谨,詹明生.  量子电子学报. 2013(02)

博士论文
[1]高精度原子干涉仪主动隔振系统的实验研究[D]. 汤彪.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2014



本文编号：3300251