Покрытие стенок ячейки может сильно влиять на длительность свечения возбужденных атомов рубидия

Аномально долгая флуоресценция паров рубидия

Сотрудники Лаборатории физики лазеров Института автоматики и электрометрии СО РАН в совместной работе с Институтом лазерной физики СО РАН обнаружили новое интересное явление - аномально долгое время затухания флуоресценции атомов Rb в вакуумной ячейке с покрытием из церезина (см. рис. 1). Это время на шесть порядков больше, чем время затухания возбужденных атомов рубидия в нормальных условиях. Этот необычайно длительный распад может наблюдаться только в высококачественных ячейках с покрытием, обеспечивающим длительное сохранение возбужденного состояния атомов, при оптической накачке на атомных подуровнях основного состояния. Было обнаружено, что в этих условиях распад не является экспоненциальным.

Рис. 1. Спектр флюоресценции атомов Rb в усвловиях постоянного возбуждения оптического перехода 5S_1/2 (F=3) -> 5P_3/2 лазерным излучением фиксированной частоты. Спектр получен как функция времени при сканировании частоты излучения измерительного лазера. Тонкими вертикальными линиями отмечены начало и конец диапазона сканирования частоты; жирной линией - момент, когда сканируемая частота совпадает с фиксированной частотой.

Исследование численной модели на основе полной матрицы плотности показало, что наиболее вероятным механизмом наблюдаемого явления является процесс перераспределения заселённости по подуровням основного состояния атомов Rb. Однако, понимание природы затягивания распада ещё требует углубленного изучения.

Обнаруженное явление очень интересно не только с академической точки зрения, но может быть использовано, например, для изучения качества различных анти-релаксационных покрытий в резонансных ячейках, что важно для создания атомных часов с рекордной стабильностью. Исследование опубликовано в качестве препринта в архиве Корнельского Университета [1].