[论文解读] Triangular Farbry-Perot resonator

Qasem Exirifard|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2010

Geophysics and Sensor Technology被引用 2

一句话总结

本文提出一种三角形环形（TR）谐振器，通过顺时针与逆时针传播模式谐振频率的差异，探测规范对称性在光子领域的破缺。结果表明，现有技术可实现对最小标准模型拓展（mSME）中奇宇称参数的直接测量，灵敏度比现有约束提升数个数量级；并建议通过旋转光学平台，将垂直于地球大地水准面的光速恒定性测试精度提升八个数量级。

ABSTRACT

We introduce the the Triangular Ring (TR) resonator. We show that the difference between the clockwise and anti-clockwise resonant frequencies of a vacuum TR resonator is sensitive to the birefringence parity-odd parameters of the photon's sector of the minimal Standard Model Extension (mSME): the Standard Model plus all the perturbative parameters encoding the break the Lorentz symmetry. We report that utilizing the current technology allows for direct measurement of these parameters with a sensitivity of the parity even ones and improves the best current resonator bounds by couple of orders of magnitudes. We note that designing an optical table that rotates perpendicular to the gravitational equipotential surface (geoid) allows for direct measurement of the constancy of the light speed at the vicinity of the earth in all directions in particular perpendicular to the geoid. If this table could achieve the precision of the ordinary tables, then it would improve the GPS bounds on the constancy of the light speed perpendicular to geoid by about eight orders of magnitude.

研究动机与目标

• 开发一种对光子领域洛伦兹对称性破缺敏感的新型谐振器结构。
• 利用三角形环形谐振器中的频率差异，测量最小标准模型拓展（mSME）中的奇宇称参数。
• 借助现有技术，改进光子领域洛伦兹对称性破缺的实验约束。
• 提出一种旋转光学平台实验构型，以前所未有的精度测试垂直于地球大地水准面的光速各向同性。

提出的方法

• 利用三角形环形（TR）谐振器测量顺时针与逆时针传播光模式之间的频率差异。
• 利用该频率差异对mSME框架中双折射奇宇称参数的敏感性。
• 应用现有光学谐振器技术，实现高分辨率频率测量。
• 设计一种实验装置，使光学平台垂直于大地水准面旋转，以探测光速的方向各向异性。
• 利用谐振器的频率不对称性作为光子领域洛伦兹破缺参数的直接探测手段。
• 利用三角形几何结构的旋转对称性，增强对真空中双折射方向效应的敏感度。

实验结果

研究问题

• RQ1 三角形环形谐振器能否探测mSME光子领域中的奇宇称洛伦兹破缺参数？
• RQ2 现有谐振器技术对这些参数的可实现灵敏度如何？
• RQ3 如何通过旋转光学平台提升对垂直于地球大地水准面光速各向同性的测试精度？
• RQ4 TR谐振器在多大程度上可超越现有光子领域洛伦兹对称性破缺的约束？
• RQ5 TR谐振器中反向传播模式的频率差异能否用于测试光速在所有方向上的恒定性？

主要发现

• 真空中TR谐振器中顺时针与逆时针模式的频率差异对mSME光子领域中的奇宇称参数具有敏感性。
• 现有技术可实现对这些参数的直接测量，灵敏度比现有最佳谐振器约束提升数个数量级。
• 所提出的实验装置可直接测试垂直于地球大地水准面的光速各向同性。
• 若以与标准光学平台相同的精度实现该装置，其对基于GPS的光速各向异性约束的改进可达约八个数量级。
• TR谐振器为探测电磁场中洛伦兹对称性破缺提供了一种新颖且高灵敏度的方法。
• 该方法在探测与洛伦兹破缺相关的真空中双折射方向效应方面尤为有效。