光学晶格钟中的原子测温技术
原子温度的精确测量对于从量子传感到精密计量学的广泛应用至关重要。在光晶格钟中,需要对原子温度进行精确表征,以将系统不确定度控制在10⁻¹⁸量级。该研究团队基于意大利国家计量研究院(INRIM)开发的镱原子光晶格钟IT-Yb1,在不同囚禁条件下采用边带谱和多普勒光谱技术研究了原子温度测量方法。通过实施钟跃迁介导的西西弗斯冷却技术,该团队成功降低了原子温度,并实现了浅至50倍反冲能量(D=50 E_R)的晶格深度下的稳定运行。
该工作对比了谐振子模型与基于玻恩-奥本海默近似方法获得的温度估算结果。后者能更精确描述原子在纵向和径向的运动,尤其适用于偏离谐振区域的热原子运动。研究发现,根据不同模型提取的温度数据存在高达两倍的差异。该团队评估了这些建模差异对晶格频移评估的影响,发现偏差最高可达8×10⁻¹⁷。尽管延长西西弗斯冷却时间可将这些不一致性降低至1×10⁻¹⁸量级或更低,但残余偏差仍可能限制光晶格钟的最终精度。
