[论文解读] Lithium recoil measurement without a subrecoil sample

Kayleigh Cassella, Eric Copenhaver+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2016

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 1

一句话总结

该论文通过使用共轭拉比-博尔德干涉仪和高通量热原子束，在锂-7原子中实现了50倍 recoil 温度下的反冲测量。通过光学泵浦将原子制备到磁不敏感态，并利用状态标记同时检测两个重叠干涉仪的总和干涉信号，该方法抑制了由振动引起的相位噪声，从而在无需亚反冲冷却的情况下实现了高精度反冲测量。

ABSTRACT

We report simultaneous conjugate Ramsey-Borde interferometers with a sample of low-mass (lithium-7) atoms at 50 times the recoil temperature. We optically pump the atoms to a magnetically insensitive state using the $2S_{1/2} - 2P_{1/2}$ line. Fast stimulated Raman beam splitters address a broad velocity class and unavoidably drive two conjugate interferometers that overlap spatially. We show that detecting the summed interference signals of both interferometers, using state labeling, allows recoil measurements and suppression of phase noise from vibrations. The use of warm atoms allows for simple, efficient, and high-flux atom sources and broadens the applicability of recoil-sensitive interferometry to particles that remain difficult to trap and cool.

研究动机与目标

• 在无需亚反冲冷却的情况下，实现对锂-7等轻原子的高精度反冲测量。
• 解决干涉仪装置中机械振动引起的相位噪声挑战。
• 开发一种适用于高通量、热原子束的反冲敏感型干涉测量方法。
• 证明即使在空间重叠且同时驱动的情况下，共轭干涉仪仍可有效使用。

提出的方法

• 利用共轭拉比-博尔德干涉仪与快速受激拉曼光束分束器，覆盖锂-7原子的广泛速度分布。
• 利用 2S_{1/2} - 2P_{1/2} 跃迁将原子光学泵浦至磁不敏感态，以降低对磁场的敏感性。
• 采用状态标记技术，同时检测两个共轭干涉仪的总和干涉信号。
• 利用两个干涉仪的空间重叠，实现信号叠加，从而抑制由振动引起的共模相位噪声。
• 在 50 倍反冲温度下运行，避免了激光冷却或捕获的需求。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在无需亚反冲冷却的热、高通量原子束中实现反冲测量？
• RQ2 如何在重叠干涉仪中抑制机械振动引起的相位噪声？
• RQ3 当空间重叠时，共轭拉比-博尔德干涉仪的有效使用程度如何？
• RQ4 状态标记能否在该配置中实现对总和干涉信号的鲁棒检测？

主要发现

• 在 50 倍反冲温度下成功实现了锂-7原子的反冲测量，证明了无需亚反冲冷却的可行性。
• 采用共轭干涉仪与总信号检测的方法，有效抑制了振动引起的相位噪声。
• 将原子光学泵浦至磁不敏感态，实现了在环境磁场下的稳定运行。
• 该方法可实现高通量、简单且高效的原子源，扩展了对难以冷却或捕获粒子的适用性。