Детальная информация

Предмет исследования. Сдвиги частоты магнитного резонанса, обусловленные спин-обменными столкновениями с участием оптически ориентированных атомов щелочных металлов в основном состоянии. Цель работы. Теоретическое исследование спин-обменных столкновений с участием оптически ориентированных пар различных щелочных атомов для определения температурных зависимостей сдвигов частоты линии их магнитного резонанса в условиях оптической ориентации атомов с целью установления оптимальных условий для построения квантовых магнитометров с оптической накачкой на смесях щелочных атомов. Метод. В рамках квантовой теории рассеяния рассматриваются столкновения между оптически ориентированными щелочными атомами и на основании данных по потенциалам взаимодействия, описывающих димеры щелочных атомов, проводится расчет фаз рассеяния на этих потенциалах и мнимых частей комплексного сечения спинового обмена. Полученные энергетические зависимости сечений использованы для построения температурных зависимостей сдвигов частоты магнитного резонанса. Основные результаты. Получены температурные зависимости сдвигов частоты линии магнитного резонанса для следующих пар щелочных атомов 39K - 133Cs, 39K - 85Rb и 133Cs - 85Rb. Установлено, что в случае пары щелочных атомов 39K - 85Rb в области температуры 480 K сдвиг линии магнитного резонанса проходит через ноль для сверхтонкого состояния F = 1, что свидетельствует об отсутствии негативного влияния спинового обмена на положение линии магнитного резонанса. Практическая значимость. Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании приборов квантовой электроники, работающих на принципах оптической ориентации атомов и не имеющих спин-обменных сдвигов. В частности, при создании ко-магнитометров с оптической ориентацией щелочных атомов.

Subject of study. Magnetic resonance frequency shifts caused by spin exchange collisions involving optically oriented alkali atoms in the ground state. Aim of study. Theoretical study of spin exchange collisions involving optically oriented alkali atoms of different types to determine the temperature dependences of shifts for various pairs of alkali atoms under optical orientation conditions in order to establish optimal conditions for the construction of quantum magnetometers with optical pumping using mixtures of alkali atoms. Method. In this work, within the framework of the quantum theory of scattering, collisions between optically oriented alkali atoms are considered and, based on data on interaction potentials describing dimers of alkali atoms, the phases of scattering at these potentials and the imaginary parts of the complex cross section of spin exchange are calculated. The obtained energy dependences of the cross sections were used to construct the temperature dependences of the magnetic resonance frequency shifts. Main results. The temperature dependences of the magnetic resonance line frequency shifts were obtained for the following pairs of alkali atoms 39K - 133Cs, 39K - 85Rb and 133Cs - 85Rb. It has been established that in the case of a pair of alkali atoms 39K - 85Rb in the temperature region 480 K, the shift of the magnetic resonance line passes through zero for the hyperfine state F = 1. This indicates the absence of a negative influence of spin exchange on the position of the magnetic resonance line. Practical significance. The results obtained in the work can be used to create quantum electronics devices that operate on the principles of optical orientation of atoms and do not have spin exchange shifts. In particular, at the creating co-magnetometers with optical orientation of alkali atoms.