原子光学

原子光学（または原子光学）とは、「中性原子の軌道を操作し、その波動特性を利用する技術」を指します。 [ 1 ]典型的な実験では、粒子ビームの特殊な例として、冷たくゆっくりと移動する中性原子のビームが用いられます。光ビームと同様に、原子ビームは回折や干渉を起こす可能性があり、フレネルゾーンプレート[ 2 ]や凹面原子ミラー[ 3 ]を用いて集光することができます。

原子光学の包括的な概要については、アダムス、シゲル、ムリネクによる1994年のレビュー[ 1 ]またはクロニン、ヨルグ、プリチャードによる2009年のレビュー[ 4 ]を参照してください。原子光学に関する詳細な参考文献は、アメリカ物理学ジャーナルの2017年リソースレターに記載されています。[ 5 ]量子原子光学については、ペッツェらによる2018年のレビュー[ 6 ]を参照してください。

歴史

原子物質波の干渉は、1930年にエステルマンとスターンによって初めて観測されました。このとき、 NaビームはNaClの表面で回折しました。[ 7 ]原子のド・ブロイ波長が短いため、長年進歩が阻まれていましたが、2つの技術革新によって関心が復活しました。マイクロリソグラフィーによって精密な小型デバイスが可能になり、レーザー冷却によって原子の速度が遅くなり、ド・ブロイ波長が長くなったのです。[ 1 ]

2006年まで、原子ビームに基づくイメージングシステムの解像度は、主に集光素子の性能不足により、光学顕微鏡の解像度を凌駕していませんでした。こうした素子は小さな開口数を使用します。通常、原子ミラーは斜入射を採用しており、斜入射角が大きくなるにつれて反射率は急激に低下します。効率的な垂直反射を得るには、原子を極低温にする必要があり、このような原子を扱うには、通常、磁気トラップ、磁気光学トラップ、または光トラップが用いられます。

21世紀初頭には、「原子ナノ光学」に関する科学論文が発表され、エバネッセントフィールドレンズ[ 8 ]とリッジミラー[ 9 ] [ 10 ] が大きな進歩を見せた。 [ 11 ]特に、原子ホログラムを実現することができる。[ 12 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c Adams, CS; Sigel, M; Mlynek, J (1994). 「原子光学」 . Physics Reports . 240 (3). Elsevier BV: 143– 210. Bibcode : 1994PhR...240..143A . doi : 10.1016/0370-1573(94)90066-3 . ISSN 0370-1573 . 
  2. ^ RBDoak; REGrisenti; S.Rehbein; G.Schmahl; JPToennies; Ch. Wöll (1999). 「原子ド・ブロイ顕微鏡の実現に向けて：フレネルゾーンプレートを用いたヘリウム原子の集束」（PDF） . Physical Review Letters . 83 (21): 4229– 4232. Bibcode : 1999PhRvL..83.4229D . doi : 10.1103/PhysRevLett.83.4229 . 2011年9月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2024年3月12日閲覧。
  3. ^ JJBerkhout; OJLuiten; IDSetija; TWHijmans; T.Mizusaki; JTMWalraven (1989). 「量子反射：凹面鏡による水素原子の集束」（PDF） . Physical Review Letters . 63 (16): 1689– 1692. Bibcode : 1989PhRvL..63.1689B . doi : 10.1103/PhysRevLett.63.1689 . PMID 10040645 . 
  4. ^ Cronin, Alexander D.; Jörg Schmiedmayer; David E. Pritchard (2009). 「原子と分子の光学と干渉測定法」(PDF) . Reviews of Modern Physics . 81 (3): 1051. arXiv : 0712.3703 . Bibcode : 2009RvMP...81.1051C . doi : 10.1103/RevModPhys.81.1051 . hdl : 1721.1/52372 . S2CID 28009912. 2011年7月19日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。 
  5. ^ Rohwedder, B. (2007). 「リソースレターAON-1：原子光学、ナノファブリケーションのためのツール」. American Journal of Physics . 75 (5): 394– 406. Bibcode : 2007AmJPh..75..394R . doi : 10.1119/1.2673209 .
  6. ^ Pezzè, Luca; Smerzi, Augusto; Oberthaler, Markus K.; Schmied, Roman; Treutlein, Philipp (2018-09-05). 「原子集団の非古典的状態による量子計測」Reviews of Modern Physics . 90 (3) 035005. American Physical Society (APS). arXiv : 1609.01609 . Bibcode : 2018RvMP...90c5005P . doi : 10.1103/revmodphys.90.035005 . ISSN 0034-6861 . S2CID 119250709 .  
  7. ^エスターマン、I.;オットー・スターン（1930年）。 「Beugung von Molekularstrahlen」。Z.物理学。61 ( 1–2 ): 95。Bibcode : 1930ZPhy...61...95E。土井：10.1007/bf01340293。S2CID 121757478。 
  8. ^ Balykin, Victor; Klimov, Vasili; Letokhov, Vlasilen (2005年3月). 「原子ナノ光学」 . Optics and Photonics News . 16 (3): 44– 48. Bibcode : 2005OptPN..16...44B . doi : 10.1364/OPN.16.3.000044 .
  9. ^ H.Oberst; D.Kouznetsov; K.Shimizu; J.Fujita; F. Shimizu (2005). 「原子波用フレネル回折ミラー」 . Physical Review Letters . 94 (1) 013203. Bibcode : 2005PhRvL..94a3203O . doi : 10.1103/PhysRevLett.94.013203 . hdl : 2241/104208 . PMID 15698079 . 
  10. ^ D.Kouznetsov; H. Oberst; K. Shimizu; A. Neumann; Y. Kuznetsova; J.-F. Bisson; K. Ueda; SRJ Brueck (2006). 「リッジ型原子ミラーと原子ナノスコープ」 . Journal of Physics B. 39 ( 7): 1605– 1623. Bibcode : 2006JPhB...39.1605K . CiteSeerX 10.1.1.172.7872 . doi : 10.1088/0953-4075/39/7/005 . S2CID 16653364 .  
  11. ^ F、シュミット・カーラー; T・プファウ; P・シュメルチャー; W シュライヒ (2010)。「原子光学とその応用に焦点を当てる」。新しい物理学ジャーナル。12 (6) 065014。Bibcode : 2010NJPh...12f5014S。土井: 10.1088/1367-2630/12/6/065014。
  12. ^清水、藤田 淳 (2002). 「原子用反射型ホログラム」. Physical Review Letters . 88 (12) 123201. Bibcode : 2002PhRvL..88l3201S . doi : 10.1103/PhysRevLett.88.123201 . PMID 11909457 . 

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