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碱金属原子在2S1/2态超精细子能级分辨下自旋极化形成的特征

DOI：10.1134/S0021364018200122 期刊：JETP Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-22 23:49:03
摘要： 在缓冲气体（分子氮）存在的情况下，碱金属原子角动量的光学取向已通过实验进行研究。结果表明，即使在样品池中分子氮浓度较低时，从属于2S1/2态、F=3下超精细能级的133Cs原子激发所产生的磁共振振幅，也大于从F=4超精细能级激发的情况。该结果在以下理论假设下得到解释：当碱金属原子与氮分子发生碰撞并伴随从激发态2P1/2到基态2S1/2的非辐射跃迁时，碱金属原子核的自旋态不会改变。
作者： E. N. Popov，V. A. Bobrikova，S. P. Voskoboinikov，K. A. Barantsev，S. M. Ustinov，A. N. Litvinov，A. K. Vershovskii，S. P. Dmitriev，V. A. Kartoshkin，A. S. Pazgalev，M. V. Petrenko
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究碱金属原子（特别是铯-133）在缓冲气体（分子氮）光学取向作用下自旋极化形成的特征，重点关注从不同超精细能级激发时磁共振振幅的差异。

研究成果

研究表明，从F=3超精细能级对133Cs进行光泵浦产生的磁共振振幅大于F=4能级，即便在可分辨超精细结构的条件下也是如此。这归因于氮气分子碰撞引发的非辐射跃迁过程中核自旋的守恒，通过再布居机制增强了自旋极化。当α≈0.5时，理论模型与实验数据高度吻合，证实了碰撞特异性弛豫过程的作用。这一发现对磁强计应用及原子自旋动力学基础研究具有重要价值，建议进一步探究不同气体密度下的碰撞动力学特性。

研究不足

实验在低缓冲气体压力（10托）和特定温度（50°C）下进行，这可能限制了其推广至更高压力或不同条件的适用性。该模型在某些情况下假设粒子数瞬时平衡且忽略了自发衰减，这可能影响准确性。参数α是通过拟合得到的，可能未被精确确定；对于更稠密的缓冲气体，结果可能会有所不同。集体效应被忽略，在其他实验设置中可能较为显著。

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