Anisotropic Atom-Surface Interactions in the Casimir-Polder Regime
研究了各向异性原子与壁面相互作用的距离依赖性。中心结果是在延迟的卡西米尔-波尔德区域中的1/z^6四极各向异性衰减。对非延迟范德华状态（1/z^3）和卡西米尔-波尔德状态之间的过渡区的分析表明，各向异性交叉发生在离表面非常短的距离处，大约为0.03 λ，其中λ是原子的特征波长。这种距离依赖性的可能的实验验证进行了讨论。
2014-03-20 physics.atom-ph
An excited atom interacting with a Chern insulator: towards a far-field resonant Casimir-Polder repulsion
本文研究了具有单跃迁（电偶极）的碱金属原子与Chern绝缘体的共振Casimir-Polder相互作用。陈氏绝缘体具有非零的时间反演对称性破坏霍尔电导，导致对共振Casimir-Polder相互作用的额外贡献，该相互作用取决于霍尔电导和原子跃迁的圆偏振态之间的耦合。我们发现，共振Casimir-Polder位移可以显着增强的去激励频率附近的值与范霍夫奇性的陈绝缘体。此外，我们还发现，当原子偶极跃迁为右旋圆极化且Chern绝缘体的Chern数为$-1$或原子偶极跃迁为左旋圆极化且Chern数为$1$时，共振Casimir-Polder力在较大的原子-表面距离下会单调衰减并发生排斥.
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Casimir-Polder effect with thermally excited surfaces
我们仔细研究量子粒子和色散介电表面与表面极化激元或等离子体共振之间的基本Casimir-Polder相互作用。线性响应理论表明，在近场，范德华，政权的粒子的自由能位移包含一个热分量，完全取决于人口/激发的倏逝表面极化激元/等离子体激元模式。我们的工作表明粒子表面相互作用和近场热发射之间的联系，并演示了如何将其用于工程卡西米尔-波尔德力。我们还研究了表面波的奇异效应是如何随着离表面距离的增加而消失的。在分子或激发态原子的情况下，远场近似导致经典的偶极-偶极相互作用，其取决于表面反射率和原子/分子跃迁频率处的光子平均数。最后，我们提出了一个单一的极化激元共振Cs原子和各种电介质表面之间的CP相互作用的数值结果，并讨论了具体的光谱实验的温度和延迟效应的影响。
2015-04-24 physics.atom-ph quant-ph
Thermal Casimir-Polder shifts in Rydberg atoms near metallic surfaces
讨论了有限温度下金属平面上方里德伯原子的Casimir-Polder（CP）势和跃迁速率。作为例子，计算了室温下铜表面上方铷原子的CP势和跃迁率。靠近表面，我们表明，四极校正的力量是显着的，并增加与主量子数n。对于CP势和衰变率，人们发现，占主导地位的贡献来自最长的波长跃迁和潜力是独立的温度。我们提供了明确的标度律的潜在和衰减率的函数原子表面距离和主量子数的初始里德堡态。
2010-07-21 physics.atom-ph quant-ph
Algorithmic Discovery of Casimir-Polder forces: Repulsion in the Ground State
本文提出一种可自动生成目标Casimir-Polder力结构的通用算法，并独立发现能使基态原子承受排斥力的几何结构，为原子-表面力研究提供自动化设计新范式。
2024-12-02 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Temperature-dependent Casimir-Polder forces on polarizable molecules
我们证明了热Casimir-Polder力的分子附近的导电表面的过渡波长是可比的分子表面分离依赖于环境温度和分子的极化，他们甚至可以改变从吸引到排斥通过改变温度跨越阈值的各向异性极化的分子。值得注意的是，这种吸引到排斥的转变可以在室温下实现。让我们注意到，预测的排斥本质上是一种非平衡效应，因为我们计算的基态（或激发态）分子上的力实际上包含了热光子吸收（或发射）的贡献。
2012-11-19 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Casimir-Polder interaction between a polarizable particle and a plate with a hole
我们精确地确定了一个中性但可极化的粒子和一个含有圆孔的完全反射片之间的非延迟Casimir-Polder相互作用。计算结果表明，粒子的电偶极矩相对于表面的取向上的相互作用的强烈依赖。对于垂直于表面极化的偶极矩，相互作用势在通过孔中心的直线上有两个鞍点，分别位于表面平面的上方和下方。对于平行于表面极化的偶极矩，在孔径的正中间只有一个鞍点。如果粒子的运动可以被限制在一条穿过光圈中间的线上，这种效应可能会被用于粒子的群体敏感捕获。
2011-03-17 physics.atom-ph quant-ph
Impact of Casimir-Polder interaction on Poisson-spot diffraction at a dielectric sphere
物质波的衍射是一个重要的证据，证明了自然界中的物体具有粒子和波的混合性质。与光衍射的情况不同，物质波受到真空介导的与衍射障碍的相互作用。在这里，我们提出了一个详细的帐户，通过计算的吸引力Casimir-Polder之间的电介质球和原子束的潜力，这种效果。此外，我们使用我们的计算潜力，使预测的衍射图案中观察到的一个正在进行的实验中，一束铟原子衍射周围的二氧化硅球。其结果是放大的轴上明亮的功能，这是物质波模拟著名的'泊松点'从光学。我们的治疗证实，从我们的完整帐户的球Casimir-Polder潜在的衍射图案是无法区分的，通过一个大的球非延迟近似在讨论的实验中发现，建立后者作为一个适当的模型。
2016-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Exact Casimir-Polder potentials: interaction of an atom with a conductor-patched dielectric surface
研究了中性原子或分子与导体贴片介质表面的相互作用。我们通过一个完美的反射盘躺在一个非色散的介电半空间的顶部，都与中性原子或分子相互作用的模型。我们假设相互作用是无延迟的，并且在零温度下。我们找到了这个问题的精确解。此外，我们产生了一些其他有用的结果。对于无衬底的情况，我们得到了理想导体圆盘附近原子的范德华相互作用能的精确公式。我们表明，卡西米尔-波尔德力作用在一个原子上，是在垂直于光盘表面的方向极化显示复杂的行为。这部分结果与最近的物质波实验直接相关，在这些实验中，冷分子被径向对称的物体散射，以研究衍射图案和所谓的泊松斑。此外，我们还给出了原子与理想导电碗之间Casimir-Polder相互作用的非延迟极限的精确表达式。
2012-08-14 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic laser-cooling of graphene with Casimir-Polder forces
我们提出了一个方案，通过真空力主动冷却的基本弯曲（平面外）模式的石墨烯片。我们的设置包括在一个冷原子云放置在靠近石墨烯片在几微米的距离。原子通过Casimir-Polder力耦合到石墨烯膜。通过推导出一组自洽的方程，控制原子气体的动力学和石墨烯的弯曲模式，我们表明可以通过主动（激光）冷却原子气体从室温冷却石墨烯。通过选择正确的实验参数，我们能够将石墨烯片冷却到约60微开尔文。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Casimir-Polder interaction between an atom and a Chern insulator: topological signature and long-range repulsion
本研究探究原子与陈绝缘体的卡西米尔-波尔德相互作用，发现负陈数陈绝缘体附近的右旋圆偏振原子在不同间距下分别表现出排斥力和带拓扑特征的吸引力，揭示了拓扑物态对原子间相互作用的调控效应。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Casimir-Polder potential and transition rate in resonating cylindrical cavities
考虑了热非平衡效应，研究了有限温度下金属圆柱腔中粒子的Casimir-Polder势。特别是，我们研究如何共振（热非平衡）的潜力和过渡率可以通过微调腔的半径，以匹配的过渡波长的主要过渡的粒子。数值计算表明，在低里德堡态制备的CP势作用原子可以被增强到30 kHz以上，这在现代实验的可观测范围之内.由于共振峰的大小敏感地依赖于腔体金属的低频耗散，因此在该装置中的实验可能是对金属板之间的卡西米尔力的有争议的热校正的关键测试。
2010-07-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Retardation effects in spectroscopic measurements of the Casimir-Polder interaction
光谱学是测量激发态原子或其他可极化量子物体与宏观表面之间的基本Casimir-Polder相互作用的独特实验工具。光谱测量探测原子在纳米距离远离表面的QED延迟通常是可以忽略不计的，原子表面的相互作用是成比例的分离距离的倒数立方，也被称为范德华制度。在这里，我们专注于选择性反射，Casimir-Polder相互作用的主要光谱探针之一。我们计算的第一次选择性反射光谱使用完整的，距离相关的，Casimir-Polder能量位移和线宽。我们证明，延迟可以有显着的效果，特别是对于实验与低的能量状态。我们还表明，选择反射光谱的有效探测深度依赖于过渡线宽。我们的分析使我们能够计算选择性反射光谱与复合表面，如超颖表面，电介质堆栈，甚至二维材料。
2018-01-18 physics.atom-ph
Unconventional Distance Scaling of Casimir-Polder Force between Atomic Arrays
Zhejiang University（浙江大学）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）
研究揭示了原子阵列间Casimir-Polder力的非常规距离缩放行为，源于离散晶格结构，并提出实验测量方案。
2026-01-30 physics.atom-ph quant-ph
Direct Measurement of intermediate-range Casimir-Polder potentials
我们提出了第一个直接测量固体表面和原子气体之间的Casimir-Polder力的过渡制度之间的静电短距离和延迟长距离的限制。实验方法是基于超冷的基态Rb原子，从在介电玻璃棱镜的表面的倏逝波势垒反射。我们的新方法不需要对潜在形状进行假设。实验数据证实了理论预测的过渡区。
2009-11-16 physics.atom-ph physics.gen-ph
Quantum electrodynamics near anisotropic polarizable materials: Casimir-Polder shifts near multi-layers of graphene
在最近的一篇论文中，我们已经制定了一个非相对论量子电动力学在非均匀的Huttner-Barnett电介质的存在下的理论。在这里，我们概括的形式主义各向异性材料，并显示如何可以修改，包括导电表面。我们从推导一个平板材料的光子传播子开始，并用它来计算在平行于表面方向的电导率远远超过垂直于表面方向的电导率的介质附近的能级位移。我们调查的各向异性的材料的电磁响应的Casimir-Polder位移的影响，分析和数值计算，并表明，它可能有显着的影响，特别是在非延迟制度，即小原子表面分离的原子-表面相互作用。我们的结果可以用来估计Casimir-Polder力的量子物体接近的多层石墨烯或石墨。它们是特别重要的情况下，被困的冷分子的色散与表面的相互作用往往属于非延迟制度的材料的各向异性强烈影响的Casimir-Polder力。我们还给出了各向异性导电表面附近受激原子或分子自发衰变率变化的公式。
2012-09-14 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Casimir--Polder induced Rydberg macrodimers
从理论上研究了Rb原子在理想导电平板前的里德伯原子对势。对势受到Casimir-Polder势和散射对原子间相互作用的扰动。与自由空间中的对势相反，在原子-表面距离$d_s \lesssim 4\,μ$ m处，出现避免的交叉。在相关的势阱，这完全是由于色散与表面的相互作用，存在振动束缚态，即里德堡大二聚体，基态能量高达$E = -68\,$ MHz和径向期望值的几个$μ$ m的顺序。
2019-09-19 physics.atom-ph
Measurement of Casimir-Polder interaction for slow atoms through a material grating
本文提出一种利用原子衍射图案和统计工具推断氩原子与氮化硅纳米光栅间卡西米尔-波德相互作用的方法，测得势强度参数C3=6.87±1.18 meV·nm³，为精确测定该势和探索短距离力开辟新途径。
2024-07-19 physics.atom-ph
Close Examination of the Ground-State Casimir-Polder Interaction: Time-Ordered Versus Covariant Formalism and Radiative Corrections
本文件有两个目的。首先，我们比较，在详细的推导Casimir-Polder相互作用的时间有序微扰理论，匹配的散射振幅，使用量子电动力学。在第一种情况下，总共需要考虑12个时序图，而在第二种情况下，只遇到两个费曼图，即阶梯和交叉阶梯贡献。对于基态相互作用，我们将六个时间顺序图的贡献与相应的费曼图相匹配，显示了两种方法的一致性。其次，我们还考察了长程相互作用的主导辐射修正，其相对量级为O（α ^[3]）。在这样做时，我们发现对数项，在原子间距离以及精细结构常数，在高阶修正的Casimir-Polder相互作用。
2018-09-14 physics.atom-ph
Few-neutron systems with the long-range Casimir-Polder force
在这项工作中，我们提出了两个中子，一个中子和一个导电壁，和一个中子之间的两个墙壁之间的长程电磁Casimir-Polder相互作用的结果。作为输入，我们使用的中子的动态偶极极化率拟合手征EFT结果的π介子生产阈值，并在发病的德尔塔共振。我们的工作可能是相关的物理限制超冷中子瓶内。
2021-01-05 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Tailoring optical metamaterials to tune the atom-surface Casimir-Polder interaction
超材料是一种很有吸引力的工具，它不仅可以构造表面等离子体和电磁波，还可以构造电磁真空涨落。塑造量子真空的可能性是一个强大的概念，最终允许工程宏观表面和量子发射体（如原子，分子或量子点）之间的相互作用。长程原子-表面相互作用，被称为Casimir-Polder相互作用，在量子电动力学中具有根本的重要性，但也吸引了对原子与纳米光子器件的界面平台的极大兴趣。在这里，我们进行了光谱选择性反射测量的Cs（6 P_{3/2}）原子和纳米结构的金属平面超材料之间的Casimir-Polder相互作用。我们表明，通过工程超材料的近场等离子体共振，我们可以成功地调整Casimir-Polder相互作用，表现出强烈的增强和减少相对于其非共振值。我们还表明，由于其与纳米结构的倏逝模耦合的原子自发发射率的增强。探测非平凡剪裁表面附近的激发态原子是量子电动力学的一个严格测试。工程Casimir-Polder相互作用代表了在极端近场中原子捕获的重要一步，可能不使用外部场。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Van der Waals-Casimir-Polder interaction of an atom with a composite surface
我们研究了中性原子与金属表面之间的vanderWaals和Casimir-Polder（vdW-CP）型色散相互作用，考虑了非局域电动力学，即电子扩散。我们考虑两种模型：（i）体扩散，和（ii）在表面电荷层中的扩散。在这两种情况下，与局部模型的情况不同，向半导体的过渡是连续的，作为电导率的函数。相关参数是电屏蔽长度，并且取决于载流子扩散常数。我们发现，距离相当于屏蔽长度，vdw-CP数据可以区分体扩散和表面扩散，因此它可以是一个敏感的探针表面状态。
2012-06-29 cond-mat.other physics.atom-ph
Casimir-Polder forces in the presence of thermally excited surface modes
Casimir-Polder相互作用的温度依赖性解决了理解真空和热涨落的基本问题。它是高度敏感的表面波，在近场，支配热表面的热发射。在这里，我们使用光学反射光谱监测原子之间的相互作用Cs*（7 D 3/2）原子和热蓝宝石表面在距离约100 nm。在我们的实验中，探索了大范围的温度（500- 1000 K），热表面与真空处于热平衡。所观察到的增加与温度的相互作用，高达50%，依赖于在红外范围和热激发的表面极化激元模式的原子之间的虚拟跃迁的耦合。我们将我们的发现外推到一个很宽的距离范围，从孤立的自由原子到与物理化学相关的短距离。我们的工作也打开了通过工程热场控制原子表面相互作用的前景。
2014-03-16 physics.atom-ph
Experimental observations of temperature effects in the near-field regime of the Casimir-Polder interaction
我们研究了静电极限下Casimir-Polder相互作用的温度依赖性。这种不寻常的现象依赖于虚原子跃迁和表面极化激元模的热激发之间的耦合。我们首先关注的情况下，一个Cs（8 P3/2）原子是旁边的CaF 2或BaF 2表面。我们的理论预测表明，在实验条件下，范德华系数的温度依赖性很强。一系列的光谱测量中进行了专门设计的铯蒸气细胞含有CaF 2管。我们的研究结果说明了原子表面相互作用实验对表面材料的质量和化学稳定性的敏感性，并强调需要使用更耐用的材料，如蓝宝石。最后，我们讨论了选择性反射实验Cs（7 D 3/2）在一个全蓝宝石细胞，清楚地表明了温度依赖的范德华系数。
2014-02-06 physics.atom-ph
