Vector potential modulation of optical-pumped spin-polarized atoms

光泵浦自旋极化原子的矢量势调制

基本信息

批准号：
21K04089
负责人：
大坊真洋
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アハラノフ・ボーム効果により、その場所に磁界が無くても、電子波の位相を変化させることができることから、ベクトルポテンシャルは量子力学において重要な役割を担っている。二重入れ子構造のベクトルポテンシャルコイルを原子磁力計に組み込み、ベクトルポテンシャルを印加したときの信号の変化を調べ、ベクトルポテンシャル計測器の実現を目指している。我々は、均一なベクトルポテンシャルと磁場の両方を発生できるヘルムホルツ型のコイルを数値シミュレーションによって設計した。そのコイルを製作し、原子磁力計に組み込んだ。磁場またはベクトルポテンシャルを原子磁力計に印加した時の交流周波数特性を比較したところ、磁場応答が周波数の増加とともに減少するのに対し、ベクトルポテンシャル応答はその逆であった。磁場とベクトルポテンシャルは全く異なる周波数応答を示しており、ベクトルポテンシャルの実験に漏洩磁場が混入したとしても、主因にはならない。このことから、原子磁力計によって、交流のベクトルポテンシャルを磁場と区別して計測できることを初めて実証した。さらに、ベクトルポテンシャルの高い透過性を示すために、二重半円形の超伝導ベクトルポテンシャルコイルを作成した。鉛チューブの中にベクトルポテンシャルコイルを封入し、磁束が外部に漏れないようにした。さらにベクトルポテンシャルコイルのコアに異なる透磁率の材料を使用して、コア内に発生する磁束を変化させた。二次コイルも鉛チューブの中に封入し、二次コイルのループ内に磁束が存在しないような構造のトランスを作成して、4.2 Kで１次側と２次側の結合を調べた。コアの透磁率には影響を受けず、周波数に比例する結合が観測された。このことから超伝導でも遮ることのできないベクトルポテンシャルによる結合があることを実証した。

矢量势在量子力学中发挥着重要作用，因为即使在没有磁场的情况下，阿赫拉诺夫-玻姆效应也允许电子波的相位发生变化。我们的目标是通过将双嵌套矢量势线圈合并到原子磁力计中并研究施加矢量势时信号的变化来实现矢量势测量装置。我们设计了一种亥姆霍兹型线圈，它可以通过数值模拟产生均匀矢量势和磁场。线圈被制造出来并集成到原子磁力计中。当我们比较将磁场或矢量势施加到原子磁力计时的交流频率特性时，我们发现磁场响应随着频率的增加而减小，而矢量势响应则相反。磁场和矢量势表现出完全不同的频率响应，因此即使在矢量势实验中混入漏磁场，也不会成为主要原因。这首次证明原子磁力计可以独立于磁场测量交流矢量势。此外，为了证明矢量势的高透明度，我们制造了双半圆形超导矢量势线圈。矢量势线圈封装在铅管内，以防止磁通量泄漏到外部。此外，通过使用具有不同磁导率的材料作为矢量势线圈的磁芯，磁芯内产生的磁通量发生变化。我们制作了一种变压器，其次级线圈也封闭在引线管中，使得次级线圈的环路内不存在磁通量，并研究了 4.2 K 下初级侧和次级侧之间的耦合。观察到耦合与磁芯的磁导率无关并且与频率成正比。这表明，即使在超导状态下，由于矢量势也存在无法中断的耦合。