Effective Conservation and Bistability of Atomic Alignment under Strong Spin~Exchange
Ioffe Institute（约费研究所）
针对稠密铯蒸气在强自旋交换下异常排列信号，提出唯象模型，将各向异性窄共振、磁滞和双稳态归因于取向与排列双向耦合的集体模式，该模式作为储库实现排列的有效守恒。
2026-10-08 physics.atom-ph
Long-range dipole-dipole exchange-induced atomic grating
本文提出一种基于超冷铷原子系综与可移动里德伯自旋原子的偶极交换诱导光栅方案，利用自旋原子空间位置动态调控电磁诱导光栅，为光栅调控提供新途径。
2024-04-02 physics.atom-ph quant-ph
An optically modulated zero-field atomic magnetometer with suppressed spin-exchange broadening
我们展示了一个光泵$^{87}$ Rb磁强计在一个微制造的蒸汽细胞的基础上产生的零场色散共振的$^{87}$ Rb基态能级的光调制。磁力计在自旋交换弛豫自由制度，可以实现高磁场灵敏度。该器件可用于需要基于阵列的磁力计的应用，其中射频磁场可在相邻传感器之间引起串扰或影响被测量的磁场的源。
2014-04-01 physics.atom-ph physics.ins-det
Effect of electron exchange on atomic ionization in a strong electric field
研究了静电场中的Hartree-Fock原子。它表明，外部和内部电子之间的交换，考虑到所谓的Fock项强烈影响的长程行为的内部电子波函数。结果，它被电离的可能性大大增加。一个简单的模型进行了分析表明，衰变概率，相比的情况下，当地（Hartree）原子势，增加了许多数量级。由于这种增加的结果，内部与外部电子电离概率的比率变得不太小。交换作用对强电场电离内层电子几率的影响与外层电子数的平方成正比。它表明，在团簇中，由强场引起的内部电子电离（其事实通过例如高能量子发射来证明）与气态原子物体中的这一过程相比必须基本上增加。
2009-04-28 physics.atom-ph quant-ph
Uncertainties in Atomic Data for Modeling Astrophysical Charge Exchange Plasmas
理论原子数据的相关不确定性对于确定等离子体诊断在一些领域的准确性至关重要，特别是包括天体物理研究。我们提出了一个新的计算的不确定性，目前的理论离子碰撞电荷交换原子数据和X-射线光谱的基础上的一组比较与现有的实验室数据中获得的历史合并束，冷靶反冲离子动量谱，和电子束离子阱实验。总截面的平均系统不确定度为35-88%，特征线比的平均系统不确定度为57-75%。模型偏差随碰撞能量的减小而增大。总截面的误差进一步导致低温碰撞等离子体电离平衡计算的不确定性。需要对原子数据库和专门的实验室测量进行实质性的改进，以便为下一次X射线光谱任务的X射线光谱做好准备。
2022-01-16 astro-ph.HE physics.atom-ph
Magnetocardiography with a modular spin-exchange relaxation free atomic magnetometer array
我们提出了一个便携式四通道原子磁力计阵列工作在自旋交换弛豫自由制度。磁力计阵列具有几个设计特征，旨在最大限度地提高其对生物磁测量的适用性，特别是胎儿心磁图，例如紧凑的模块化设计和光纤耦合激光器。模块化设计允许每个磁力计的独立定位和定向，原则上允许非平面阵列几何形状。在磁屏蔽室中使用该阵列，我们获得成人心磁图。这些测量采用6-11 fT Hz^（-1/2）单通道基线灵敏度进行，该灵敏度与磁屏蔽室的独立测量噪声水平一致。
2011-10-03 physics.atom-ph physics.ins-det physics.med-ph
The effect of long-range forces on cold-atomic interaction: Ps-H system
利用改进的Ps-H系统静态交换模型，研究了长程作用力对冷原子相互作用的影响，得到了s波弹性相移和s波弹性截面.本文报道了在Ps-H系统中，用改进的静态交换模型在~ 3 × 10 ^{-6} eV能量下，由长程力引起的三重态通道中的费什巴赫共振。
2011-06-29 physics.atom-ph
Interactions between non-resonant rf fields and atoms with strong spin-exchange collisions
研究了在弱直流磁场作用下，振荡非共振射频场与具有强自旋交换碰撞的原子之间的相互作用。我们发现，当自旋-交换碰撞率被调谐时，原子的拉莫尔旋进频率对射频场参数呈现出一种新的函数形式。在弱射频场振幅范围内，当自旋交换速率与射频场频率相当时，原子拉莫尔频率出现强烈的修正。这种新的效应由于其狭窄的观察窗口而被忽视。我们将实验结果与密度矩阵计算结果进行了比较，并用欠阻尼振子模型对实验数据进行了解释。当射频场振幅较大时，由于射频光子的修整，存在一个原子旋磁比最小的点，并且我们发现强自旋交换相互作用改变了该点的位置。
2019-04-25 physics.atom-ph
Exchange assisted tunneling and positron annihilation on inner atomic shells
Hartree-Fock轨道的长程渐近行为与定域势中的轨道的长程渐近行为是不同的，这一点是人们长期以来所知道的。然而，关于与此渐近性相关的可观察到的物理效应没有达成共识。在这里，我们认为，较弱的减少的Hartree-Fock轨道在大的距离是负责的正电子湮灭的内壳层电子，这是实验观察到的。
2013-03-05 nucl-th physics.atom-ph quant-ph
Compton spectra of atoms at high x-ray intensity
康普顿散射是电子对X射线光子的非共振非弹性散射，已被用于探测气相和凝聚态样品中的电子动量分布。在低X射线强度区域，原子的康普顿散射主要来自中性原子中的束缚电子，忽略了离子中的束缚电子和自由（电离）电子的贡献。相比之下，在高X射线强度制度，样品经历严重的电离通过X射线多光子多电离动力学。因此，当原子暴露于由X射线自由电子激光器（XFEL）提供的高强度X射线脉冲时，有必要考虑对康普顿散射信号的所有贡献。在本文中，我们研究了原子的康普顿谱在高强度的X射线，使用集成的X射线原子物理学工具包，\textsc{xatom}的扩展。随着X射线注量的增加，电离电子对康普顿谱有显著的贡献，这引起了与中性原子康普顿谱的强烈偏离。本研究不仅提供了基本的XFEL-物质相互作用的理解，但也为单粒子成像实验，康普顿散射不再是可以忽略不计的重要信息。
2017-02-15 physics.atom-ph
Search for exchange-antisymmetric two-photon states
原子双光子J=0 $\leftrightarrow$ J '= 1跃迁对于相同能量的光子是禁止的。这个选择规则与光子服从玻色-爱因斯坦统计的事实有关。我们通过研究Ba原子中的跃迁来寻找对这一选择定则的微小违反。我们对光子处于交换反对称态的概率$v$设置了一个限制：$v<1.2\cdot10^{-7}$。
1999-09-25 physics.atom-ph
High-resolution inelastic X-ray scattering studies of the state-resolved differential cross-section of Compton excitations in helium atoms
用高分辨非弹性X射线散射（IXS）首次测量了氦原子1 s2 1 S 0 - 1 s2 s 1 S 0单极跃迁和1 s2 1 S 0 - 1 s2 p 1 P1偶极跃迁在大动量转移区的态分辨微分截面.目前的测量与理论计算的几乎完美的匹配给出了严格的测试的理论方法和计算的波函数。我们的研究结果表明，高分辨率IXS是研究原子和分子激发的有力工具。
2009-06-17 physics.atm-clus physics.atom-ph
On Exchange of Orbital Angular Momentum Between Twisted Photons and Atomic Electrons
本文给出了扭曲（拉盖尔-高斯分布）光子与氢原子散射的矩阵元表达式。我们认为光子进入的轨道角动量（OAM）的$\ell \hbar$，携带的一个因素$e^{i \ell ϕ}$不存在于一个平面波或纯高斯轮廓光束。研究了OAM的$+2\ell$单元从光子到原子方位角量子数的转移性质。我们得到简单的公式，这些OAM翻转转换的弹性前向散射的扭曲光子时，光子波长$λ$是大的相比，原子的目标尺寸$a$，和小的瑞利范围$z_R$，它的特点是扭曲的光子束的准直长度。
2012-06-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Generation of atomic spin orientation with a linearly polarised beam in room-temperature alkali-metal vapour
传统上，原子自旋取向是通过将角动量从偏振光转移到原子系统来实现的。我们展示了在室温铯蒸气中取向产生的机制，它结合了三个元素：光泵浦，非线性自旋动力学和自旋交换碰撞。通过自旋交换弛豫速率的变化，给出了取向原子样品与定向原子样品之间的转变。通过监测原子射频光谱进行观察。讨论的测量配置，铺平了道路，以简单和强大的射频原子磁力计是基于一个单一的低功率激光二极管，接近多激光泵浦探测系统的性能。
2020-01-20 physics.atom-ph
The dependence of scattering length on van der Waals interaction and on the reduced-mass of the system in two-atomic collision at cold energies
本文采用Ray [1]提出的静态交换模型（SEM）和修正的静态交换模型（MSEM），在质心框架下，将两个类氢原子基态的弹性碰撞视为四体库仑问题，精确处理了直接和交换通道中的库仑相互作用项。SEM包括由于电子交换引起的非绝热短程效应。MSEM在其中添加了由于原子之间的诱导动态偶极极化率（例如范德华相互作用）而引起的长程效应。应用SEM程序在不同的类氢双原子系统，减少了散射长度的质量依赖性。再次将MSEM程序应用于H（1 s）-H（1 s）弹性散射，通过改变原子间距离的最小值，观察到了散射长度与有效原子间势的关系，这与已有的物理结果一致。这两个在低能和冷能原子碰撞物理中的基本发现都是非常有用的，并且是第一次报道。
2015-09-15 physics.atom-ph
Spectral line-shape in collinear laser spectroscopy after atomic charge exchange
本文针对共线激光光谱中电荷交换导致的谱线畸变问题，构建并模拟了谱线形状模型，揭示畸变主要源于电子转移至弹丸原子多个能级及其后续衰变，而非次级碰撞，并证明该模型可推广至其他弹丸-碱金属体系且所需拟合参数更少。
2025-08-27 nucl-ex physics.atom-ph
The polarization and the fundamental sensitivity of $^{39}$K ($^{133}$Cs)-$^{85}$Rb-$^{4}$He hybrid optical pumping spin exchange relaxation free atomic magnetometers
混合光抽运无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计可以实现磁场和惯性的双灵敏度测量。研究了基于$^{\text{39}}$ K-$^{\text{85}}$ Rb- $^{\text{4}}$ He和$^{\text{133}}$ Cs- $^{\text{85}}$ Rb-$^{\text{4}}$ He的两种混合光抽运SERF磁强计的$^{\text{85}}$ Rb偏振特性。发现了$^{\text{85}}$ Rb的偏振态分别随缓冲气体$^{\text{4}}$ He和淬灭气体$_{\text{2}}$的数密度、抽运光的抽运速率和样品池温度的变化而变化，为磁强计的设计提供了实验指导。我们得到了散粒噪声对混合光泵SERF磁强计基本灵敏度的一般公式。该公式描述了磁强计的基本灵敏度随缓冲气体和淬灭气体的数密度、泵浦光的泵浦速率、外磁场、池有效半径、测量体积、池温度和测量时间的变化。当$^{\text{85}}$ Rb极化为$0.1116$时，PDMATHABMMPDMATHABMVPDMATHABMPDMATHABMPDMATHABMUPDMATHABMV和PDMATHABMNK- $^{\text{4}}$磁力仪的基本灵敏度在两种磁力仪之间最高.我们估计混合光泵SERF磁力仪的基本灵敏度极限优于$1.8359\times10^{-2}$ $aT/Hz^{1/2}$，高于K SERF原…
2017-07-12 physics.atom-ph
Trajectory effects on charge exchange and energy loss in collisions of H$^+$, He$^{2+}$, Li$^{3+}$, and Be$^{4+}$ ions with atomic hydrogen
本研究通过求解含时薛定谔方程并结合电子-核耦合动力学方法，评估了低能碰撞中的轨迹效应，发现电荷交换与轨迹无关，但能量损失强烈依赖轨迹，直线近似会高估低能损失。
2024-11-15 physics.atom-ph
Ultra-high Compton Frequency, Parity Independent, Mesoscopic Schrödinger Cat Atom Interferometer with Heisenberg Limited Sensitivity
提出了一种通过集体态探测和单轴扭转自旋压缩的临界调谐，使原子干涉仪达到海森堡极限（HL）的方案，其系数为$\sim$ $\sqrt{2}$。它产生一个薛定谔猫（SC）态，作为两个极端集体态的叠加。当这种SC干涉仪被用作陀螺仪时，干涉发生在100康普顿频率，对应于质量为$Nm$的介观单个物体，其中$N$是系综中的粒子数，$m$是每个粒子的质量。例如，对于$^{87}$ Rb原子和$N=10^{6}$，干涉将发生在$\sim$ $2 \times 10^{31}$ Hz的康普顿频率处。在这种方案下，发现信号关键地依赖于$N$的奇偶性。我们提出了两个变种的协议。在协议A下，对于一个奇偶校验，条纹以$N$的因子变窄，而对于另一个奇偶校验，信号为零。在协议B下，对于一个奇偶校验，条纹以$N$的因子变窄，而对于另一个奇偶校验，条纹以$\sqrt{N}$的因子变窄。两个协议都可以以反转两个奇偶校验的信号行为的方式进行修改。在偶数或奇数概率相等的重复测量中，两个方案版本的平均灵敏度均小于HL，小于因子为$\sim$ $\sqrt{2}$。我们表明，当SC干涉仪被配置为加速度计，有效的双光子波矢量增强了一个因素的$N$，导致相同程度的增强灵敏度。我们还表明，这样一个介观的单一对象可以用来增加一个原子钟的有效基频的一个因素$N$，与HL的灵敏度是相当的，在一个因素$\sim$ $\sqrt{2}$。
2018-06-24 physics.atom-ph quant-ph
Exciting Nucleons in Compton Scattering and Hydrogen-Like Atoms
这篇博士论文致力于通过电磁探针观察核子（质子和中子）的低能结构，例如，电子和康普顿散射。本文的研究主要基于色散理论和手征有效场论。主要动机是最近的质子半径难题，这是经典的质子电荷半径测定（基于电子-质子散射和正常氢光谱）和高精度提取的基础上的第一μ子氢实验CREMA协作之间的差异。μ子氢实验的精度目前受到质子结构效应超出电荷半径的知识的限制。本论文的主要部分致力于利用我们从理论和实验上所知道的关于核子电磁结构的一切来计算这些效应。本文共分八章。第一部分和第二部分分别是引言和结语。本论文的其余部分可以大致分为以下三个主题：类氢原子中的有限尺寸效应，实和虚康普顿散射，以及双光子交换效应。
2017-10-02 hep-ph nucl-ex nucl-th
Quantum trajectories in spin-exchange collisions reveal the nature of spin-noise correlations in multi-species alkali vapors
碱蒸汽中的自旋交换碰撞是一些基础和应用研究的基础，如原子核结构研究和基本对称性测试、超灵敏原子磁力计、磁共振和生物磁成像。自旋交换碰撞导致自旋相干性的损失，并伴随产生自旋噪声，这两种现象都是量子精密测量的核心。在这里，我们开发的自旋交换碰撞的量子轨道图片，符合他们长期以来的系综描述使用密度矩阵。然后，我们使用量子轨迹来揭示自旋噪声相关性的性质，自发地建立在多物种的原子蒸气，经常用于最敏感的自旋测量。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Final state interactions for high energy scattering off atomic electrons
本文研究高能轻子与原子电子散射中的末态库仑交换效应，证明其经算符重求和后在截面中至少到 O(α^3) 阶均抵消，对精密实验无影响。
2024-07-31 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Sub-femtotesla scalar atomic magnetometer using multipass cells
标量原子磁力计有许多吸引人的特点，但它们的灵敏度一直比较差。我们描述了一个Rb标量梯度计使用两个多程光学细胞。我们使用泵浦探测测量方案来抑制自旋交换弛豫，并使用两个探测脉冲来找到自旋进动零交叉时间，分辨率为1皮秒。我们实现了0.54 fT/Hz的磁场灵敏度$^{1/2}$，这提高了一个数量级的最佳标量磁强计的灵敏度，并超过了量子限制设置的自旋交换碰撞的标量磁强计具有相同的测量体积在连续的制度。
2012-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Probing "long-range" neutrino-mediated forces with atomic and nuclear spectroscopy
一对低质量中微子在电子、质子和中子之间的交换产生了“长程”$1/r^5$势，这可以在原子和亚原子长度尺度上的现象中寻找。计算了中微子对交换对原子和原子核的跃迁能和结合能的影响。在原子s波状态的情况下，有一个很大的增强，由于缺乏一个离心势垒和中微子介导的潜力的高度奇异性的诱导能量的变化。我们从正电子偶素，μ偶素，氢和氘的氘结合能和跃迁能的测量以及钙离子的同位素位移测量中得出中微子介导的力的限制。我们的限制改善了现有的中微子介导的力量从实验中寻找新的宏观力量的18个数量级的限制。未来的光谱学实验有可能探测由标准模型中微子和其他弱带电粒子对交换所介导的长程力。
2018-05-09 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
