簡諧勢阱中冷原子氣體的動力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，隨著實驗技術(shù)的發(fā)展，通過很好地調(diào)控外勢和原子間的相互作用，囚禁于外勢中的冷原子已經(jīng)成為一個重要的研究體系。基于此研究體系，我們提出了一種原子干涉儀方案，在重力加速度的測量精度上，較以往的測量結(jié)果有了很大的提高。而在該原子干涉儀方案中，測量精度的實驗實現(xiàn)極大地依賴于原子氣體的密度分布，因此本文在重點討論該原子干涉儀的方案外，也深入探討了在不同溫度下費米氣體的密度分布。
　　首先，基于一種新型的多模式Kaptiza-Dirac

2、（K-D）原子干涉儀方案，我們提出了在多次K-D光脈沖作用下的多模式原子干涉儀方案。利用K-D光脈沖作用于囚禁在簡諧勢阱（反射鏡作用）中的冷原子，從而使冷原子被分成多束與初始相同的原子束。在簡諧勢阱的作用下，這些原子束便在整周期時刻進行自動匯集。然后，我們再依次將第二次乃至第n次K-D光脈沖作用于冷原子上，從而實現(xiàn)一次完整的動力學(xué)過程。最后，在第n次K-D光脈沖作用后一半周期時刻，通過測量其粒子數(shù)便可估計相鄰模式間的不同位相.再結(jié)合Fi

3、sher信息和Cramér-Rao下限，我們可以解析地計算該干涉儀對重力加速度的測量精度達到△g/g=10-9/n?？梢娡ㄟ^增加K-D光脈沖的作用次數(shù)，可以有效地增加其測量精度。
　　接著，在此干涉儀方案的基礎(chǔ)上，我們討論了簡諧勢阱在外界擾動下對測量精度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著擾動強度的增加，干涉儀的測量精度也會降低。然后，通過在不同周期內(nèi)開啟和關(guān)閉重力場，我們發(fā)現(xiàn)其對測量有一定的影響。最后，通過考慮在此干涉儀原理中引入簡諧勢中心位置和光

4、場中心位置的位移偏差δx，我們計算發(fā)現(xiàn)其與重力加速度的測量可處于相同的量級。因此，該多模式原子干涉儀的原理同樣可以應(yīng)用到制作一種新型的位移傳感器。
　　在第三章，從全同粒子的多體理論出發(fā)，我們推導(dǎo)了理想費米子系統(tǒng)下費米氣體的密度分布函數(shù)。然后結(jié)合費米-狄拉克分布律和一維簡諧勢阱中波函數(shù)的精確解，我們推導(dǎo)出處于一維簡諧勢阱中費米氣體的密度分布表達式。接著，結(jié)合金屬中自由電子的氣體理論和相關(guān)文獻，我們討論了該費米子系下費米能級、費米溫