中间态卡西米尔-波尔德力的光谱测量

卡西米尔-波尔德效应(CP效应)——即真空中中性原子与不带电导体板之间的作用力——是量子真空涨落引发的一种奇妙现象。这种通常表现为吸引力的CP势能在短距离下遵循z⁻³标度律,而在远距离时转变为z⁻⁴标度律,此时光速有限导致的延迟效应开始显现。在原子与表面间距接近原子主导跃迁波长的中程距离范围,以往实验只能通过衍射或量子反射等间接方法观测CP效应。本研究通过测量中程区域内原子能级的位移变化,首次直接揭示了锶原子与介质表面间的CP作用力。研究团队采用魔幻波长光学晶格将超冷原子束缚在距表面189(2)纳米处(接近461纳米主导跃迁波长尺度),通过光谱技术探测到CP效应诱导的千赫兹频移。测量结果与量子电动力学理论计算高度吻合,既不符合短程近似也排除了远距离近似模型。该成果为研究不同表面特性与几何构型下的CP效应,以及探索原子-表面势能的张量特性奠定了基础——这些发现对开发原子光学-磁学混合量子器件具有重要意义。
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提交arXiv: 2026-04-16 07:30

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