Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

ZhETF Pisma Redaktsiiu

Сдвиг в атомных интерферометрах, вызванный асимметрией формы линии

V.I. Udin, O. N. Prudnikov, A.V. Tajcenacev, M. Yu. Basalaev, D.N. Kapusta, Andrei Goncharov, M. D. Radchenko, V.G. Pal'cikov, L. Zu, M.S. Zan

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

В настоящей работе мы исследуем сдвиг в атомных интерферометрах, обусловленный асимметрией формы линии спектроскопического сигнала, и который ранее не обсуждался в научной литературе. Эта асимметрия возникает вследствие того, что чирпирование лазерного излучения осуществляется не только во время интервалов свободной эволюции атомов, но также и во время действия рамесевских импульсов. В результате, эффективная отстройка от рабочего атомного перехода во время действия импульсов тоже зависит от скорости чирпирования, что, в свою очередь, и приводит к возникновению сдвига, обусловленного асимметрией формы линии (lineshape-asymmetry-caused shift, LACS). Показано, что этот сдвиг имеет обратную кубическую зависимость ∝ 1/T от длительности интервала свободной эволюции T, что заметно контрастирует с типичной для атомной интерферометрии зависимостью ∝ 1/T . Поэтому метрологическая значимость этого сдвига существенно возрастает для малогабаритных атомных интерферометров с малой базой. Например, для интерферометров-гравиметров типа Маха–Цендера, использующих двухфотонные переходы в атомах рубидия, при T ∼ 1 мс мы оцениваем сдвиг LACS и его вариации на уровне 0.1–1 мГал, в то время как для T ∼ 100 мкс это может достигать величины 0.1–1 Гал.

DOI
10.7868/s3034576625120048

Related papers

Эффективная интенсивность излучения лазерных импульсов, определяющая вероятность многофотонных процессов

B. A. Zon, A. S. Kornev

Количественно рассмотрено влияние неопределенности интенсивности излучения отдельных лазерных импульсов на вероятности многофотонной ионизации/фотоотрыва. Рассмотрены как многофотонный режим (на примере аниона F-), так и туннельный режим (на примере атома водорода). Показано, что в многофотонном режиме флуктуации интенсивности заметно изменяют вероятности процессов. Что же касается туннельного режима, то роль флуктуаций интенсивности здесь пренебрежимо мала, причем не только в области насыщения, но и вдали от нее. Ключевые слова: многофотонная ионизация, туннельная ионизация, нелинейная статистическая оптика.

Журнал технической физики•Jan 1, 2020•0 citations

Упругое рассеяние ультракоротких лазерных импульсов на атомах благородных газов

Валерий Александрович Астапенко, МОРОЗ Н.Н.

Работа посвящена теоретическому исследованию упругого рассеяния ультракоротких электромагнитных импульсов (УКИ) на атомах благородных газов в далеком ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах. Рассмотрение проведено в рамках дипольного приближения и первого порядка квантово-механической теории возмущений. Основное внимание уделяется изучению зависимости полной вероятности рассеяния за все время действия импульса от длительности УКИ при различных значениях несущей частоты. Показано, что при определенных значениях параметров задачи исследуемая зависимость имеет нелинейный характер. Расчеты проведены для скорректированных гауссовских импульсов и вейвлет-импульсов без несущей частоты.

•Jan 1, 2018•0 citations

Неупругое рассеяние фотона водородоподобным атомом

В. В. Скобелев

Рассмотрено неупругое рассеяние фотона связанным электроном водородоподобного атома с получением выражения сечения этого процесса, который может происходить как без, так и с изменением энергии фотона за счет атомных переходов. В рамках стандартной диаграммной техники с пропагатором свободного электрона получены общие выражения для амплитуды и сечения процесса. Приводится аргументация правомочности использования этого представления пропагатора при расчете амплитуды в поле ядра. Как сопутствующий результат, в основном приближении по малому «атомному» параметру разложения (Zα) << 1, α = e² / ћc, найдено также выражение матрицы плотности электрона в поле ядра. Показано, что в реальной ситуации при температурах Т << mₑ равновесного поля излучения этим процессом можно пренебречь по сравнению со спонтанным излучением водородоподобного атома, несмотря на меньшую степень параметра (Zα) в его амплитуде. Насколько нам известно, в такой постановке этот достаточно важный вопрос в литературе не обсуждался.

•Jan 1, 2017•0 citations

Скорость потери энергии и когерентности в одномерной колебательной системе, взаимодействующей с термостатом

В. В. Еремин, Илья Олегович Глебов, Ilya Olegovich Glebov

СКОРОСТЬ ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ И КОГЕРЕНТНОСТИ В ОДНОМЕРНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ С ТЕРМОСТАТОМ Рассмотрена задача о динамике гауссова волнового пакета в одномерном гармоническом осцилляторе, взаимодействующем с термостатом.Эта задача возникает во многих химических и биохимических приложениях, связанных с динамикой химических реакций.Взаимодействие осциллятора с термостатом учитывалось в рамках теории Редфилда.Получены замкнутые выражения для элементов тензора Редфилда, что позволило найти в явном виде зависимость средней колебательной энергии от времени.Показано, что скорость потери энергии не зависит от температуры, одинакова для всех волновых пакетов и определяется только спектральной функцией термостата.Степень когерентности колебательного движения определена как след проекции матрицы плотности на когерентно движущийся волновой пакет.Найдено явное выражение для начальной скорости потери когерентности: эта величина зависит от ширины волнового пакета и прямо пропорциональна интенсивности взаимодействия с термостатом.Наименьшая скорость потери когерентности наблюдается у "когерентного" гауссова волнового пакета, ширина которого соответствует частоте осциллятора.Рассчитано предельное значение степени когерентности при больших временах и показано, что оно не зависит от структурных характеристик термостата, а определяется только параметрами волнового пакета и температурой.При низких температурах возможно сохранение остаточной когерентности.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2007•1 citation

Распространение лазерных импульсов в оптически плотных средах трехуровневых атомов

Гуляев, Алексей

Объект исследования — трёхуровневая атомная система. Цель работы — cоздать математическую модель взаимодействия лазерного излучения с оптически плотной средой трёхуровневых атомов. В результате исследования разработана и численно реализована математическая модель, описывающая динамику взаимодействия когерентного лазерного излучения с ансамблем трёхуровневых атомов в условиях оптически плотной среды. Модель основана на решении системы уравнений для элементов матрицы плотности совместно с уравнениями Максвелла для медленно меняющихся амплитуд взаимодействующих полей. Получены зависимости пространственно-временной эволюции интенсивности зондирующего импульса и населённостей энергетических уровней атомов при различных параметрах системы, таких как начальные интенсивности и длительности импульсов, отстройки частот от резонанса и оптическая толщина среды. Проанализировано влияние этих параметров на эффективность взаимодействия и формирование когерентных эффектов, таких как электромагнитно-индуцированная прозрачность и когерентное пленение населенностей. Применялись информационно-коммуникационные технологии для численного моделирования и анализа полученных данных. Использованы прикладные программы: MATLAB, язык программирования Python с библиотеками SciPy, NumPy для решения системы дифференциальных уравнений и визуализации результатов. Проведен поиск информации в глобальных компьютерных сетях для анализа существующих теоретических моделей и экспериментальных данных.

•Jan 1, 2025•0 citations

Четырехволновое смешение в метаматериалах

Rena J. Kasumova, Гюльнара Арастун кызы Сафарова, Шахмердан Шахвелад оглы Амиров +1 more

В приближении заданной интенсивности рассмотрено параметрическое взаимодействие волн при четырехволновом взамодействии встречных волн в кубичной среде, являющейся «левой» для сигнальной волны. Получено аналитическое выражение для интенсивности сигнальной волны для общего случая четырехволнового взаимодействия в метаматериале. Рассмотрено влияние различных параметров на коэффициент усиления сигнальной волны, эффективность преобразования в сигнальную волну и коэффициент отражения зеркала, роль которого играет метаматериал. Впервые получено, что в метаматериалах определяющую роль в процессе усиления обратной сигнальной волны играет как полная длина метаматериала, так и уровень интенсивностей всех трех прямых волн. Анализ показал, что оптимальное значение толщины метаматериала зависит не только от величины фазовой расстройки и интенсивности сильного когерентного поля накачки, как в случае анализа в приближении заданного поля, но и от интенсивности слабой волны на частоте ω2. Впервые показано, что эффективность процесса частотного преобразования в метаматериалах зависит от полной длины метаматериала, входных уровней интенсивностей всех четырех взаимодействующих волн, фазовой расстройки и потерь в среде. Получено, что максимумы коэффициента отражения от метаматериала зависят от полной длины метаматериала и интенсивностей всех трех прямых волн.

•Jan 1, 2018•0 citations
В настоящей работе мы исследуем сдвиг в атомных интерферометрах, обусловленный асимметрией формы линии спектроскопического сигнала, и который ранее не обсуждался в научной литературе. Эта асимметрия возникает вследствие того, что чирпирование лазерного излучения осуществляется не только во время интервалов свободной эволюции атомов, но также и во время действия рамесевских импульсов. В результате, эффективная отстройка от рабочего атомного перехода во время действия импульсов тоже зависит от скорости чирпирования, что, в свою очередь, и приводит к возникновению сдвига, обусловленного асимметрией формы линии (lineshape-asymmetry-caused shift, LACS). Показано, что этот сдвиг имеет обратную кубическую зависимость ∝ 1/T от длительности интервала свободной эволюции T, что заметно контрастирует с типичной для атомной интерферометрии зависимостью ∝ 1/T . Поэтому метрологическая значимость этого сдвига существенно возрастает для малогабаритных атомных интерферометров с малой базой. Например, для интерферометров-гравиметров типа Маха–Цендера, использующих двухфотонные переходы в атомах рубидия, при T ∼ 1 мс мы оцениваем сдвиг LACS и его вариации на уровне 0.1–1 мГал, в то время как для T ∼ 100 мкс это может достигать величины 0.1–1 Гал.
Количественно рассмотрено влияние неопределенности интенсивности излучения отдельных лазерных импульсов на вероятности многофотонной ионизации/фотоотрыва. Рассмотрены как многофотонный режим (на примере аниона F-), так и туннельный режим (на примере атома водорода). Показано, что в многофотонном режиме флуктуации интенсивности заметно изменяют вероятности процессов. Что же касается туннельного режима, то роль флуктуаций интенсивности здесь пренебрежимо мала, причем не только в области насыщения, но и вдали от нее. Ключевые слова: многофотонная ионизация, туннельная ионизация, нелинейная статистическая оптика.
Работа посвящена теоретическому исследованию упругого рассеяния ультракоротких электромагнитных импульсов (УКИ) на атомах благородных газов в далеком ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах. Рассмотрение проведено в рамках дипольного приближения и первого порядка квантово-механической теории возмущений. Основное внимание уделяется изучению зависимости полной вероятности рассеяния за все время действия импульса от длительности УКИ при различных значениях несущей частоты. Показано, что при определенных значениях параметров задачи исследуемая зависимость имеет нелинейный характер. Расчеты проведены для скорректированных гауссовских импульсов и вейвлет-импульсов без несущей частоты.
Рассмотрено неупругое рассеяние фотона связанным электроном водородоподобного атома с получением выражения сечения этого процесса, который может происходить как без, так и с изменением энергии фотона за счет атомных переходов. В рамках стандартной диаграммной техники с пропагатором свободного электрона получены общие выражения для амплитуды и сечения процесса. Приводится аргументация правомочности использования этого представления пропагатора при расчете амплитуды в поле ядра. Как сопутствующий результат, в основном приближении по малому «атомному» параметру разложения (Zα) << 1, α = e² / ћc, найдено также выражение матрицы плотности электрона в поле ядра. Показано, что в реальной ситуации при температурах Т << mₑ равновесного поля излучения этим процессом можно пренебречь по сравнению со спонтанным излучением водородоподобного атома, несмотря на меньшую степень параметра (Zα) в его амплитуде. Насколько нам известно, в такой постановке этот достаточно важный вопрос в литературе не обсуждался.
СКОРОСТЬ ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ И КОГЕРЕНТНОСТИ В ОДНОМЕРНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ С ТЕРМОСТАТОМ Рассмотрена задача о динамике гауссова волнового пакета в одномерном гармоническом осцилляторе, взаимодействующем с термостатом.Эта задача возникает во многих химических и биохимических приложениях, связанных с динамикой химических реакций.Взаимодействие осциллятора с термостатом учитывалось в рамках теории Редфилда.Получены замкнутые выражения для элементов тензора Редфилда, что позволило найти в явном виде зависимость средней колебательной энергии от времени.Показано, что скорость потери энергии не зависит от температуры, одинакова для всех волновых пакетов и определяется только спектральной функцией термостата.Степень когерентности колебательного движения определена как след проекции матрицы плотности на когерентно движущийся волновой пакет.Найдено явное выражение для начальной скорости потери когерентности: эта величина зависит от ширины волнового пакета и прямо пропорциональна интенсивности взаимодействия с термостатом.Наименьшая скорость потери когерентности наблюдается у "когерентного" гауссова волнового пакета, ширина которого соответствует частоте осциллятора.Рассчитано предельное значение степени когерентности при больших временах и показано, что оно не зависит от структурных характеристик термостата, а определяется только параметрами волнового пакета и температурой.При низких температурах возможно сохранение остаточной когерентности.
Объект исследования — трёхуровневая атомная система. Цель работы — cоздать математическую модель взаимодействия лазерного излучения с оптически плотной средой трёхуровневых атомов. В результате исследования разработана и численно реализована математическая модель, описывающая динамику взаимодействия когерентного лазерного излучения с ансамблем трёхуровневых атомов в условиях оптически плотной среды. Модель основана на решении системы уравнений для элементов матрицы плотности совместно с уравнениями Максвелла для медленно меняющихся амплитуд взаимодействующих полей. Получены зависимости пространственно-временной эволюции интенсивности зондирующего импульса и населённостей энергетических уровней атомов при различных параметрах системы, таких как начальные интенсивности и длительности импульсов, отстройки частот от резонанса и оптическая толщина среды. Проанализировано влияние этих параметров на эффективность взаимодействия и формирование когерентных эффектов, таких как электромагнитно-индуцированная прозрачность и когерентное пленение населенностей. Применялись информационно-коммуникационные технологии для численного моделирования и анализа полученных данных. Использованы прикладные программы: MATLAB, язык программирования Python с библиотеками SciPy, NumPy для решения системы дифференциальных уравнений и визуализации результатов. Проведен поиск информации в глобальных компьютерных сетях для анализа существующих теоретических моделей и экспериментальных данных.
В приближении заданной интенсивности рассмотрено параметрическое взаимодействие волн при четырехволновом взамодействии встречных волн в кубичной среде, являющейся «левой» для сигнальной волны. Получено аналитическое выражение для интенсивности сигнальной волны для общего случая четырехволнового взаимодействия в метаматериале. Рассмотрено влияние различных параметров на коэффициент усиления сигнальной волны, эффективность преобразования в сигнальную волну и коэффициент отражения зеркала, роль которого играет метаматериал. Впервые получено, что в метаматериалах определяющую роль в процессе усиления обратной сигнальной волны играет как полная длина метаматериала, так и уровень интенсивностей всех трех прямых волн. Анализ показал, что оптимальное значение толщины метаматериала зависит не только от величины фазовой расстройки и интенсивности сильного когерентного поля накачки, как в случае анализа в приближении заданного поля, но и от интенсивности слабой волны на частоте ω2. Впервые показано, что эффективность процесса частотного преобразования в метаматериалах зависит от полной длины метаматериала, входных уровней интенсивностей всех четырех взаимодействующих волн, фазовой расстройки и потерь в среде. Получено, что максимумы коэффициента отражения от метаматериала зависят от полной длины метаматериала и интенсивностей всех трех прямых волн.