真实条件下原子与腔壁之间的 Casimir-Polder 相互作用

在包括原子动态极化率、壁金属有限电导率及系统非零温度的真实条件影响下，研究了原子与金属壁之间的 Casimir-Polder 相互作用。在很宽的原子-壁距离范围内获得了自由能和力的解析与数值结果。对 Au 壁以及亚稳态 He${}^{\ast}$、Na 和 Cs 原子进行了数值计算。作为示例，我们对 He${}^{\ast}$ 原子证明，在室温下约 Au 等离子体波长的短间距处，自由能偏离经典 Casimir-Polder 结果达 35%，力偏离达 57%。因此，在原子-壁相互作用的精密实验中应计入如此大的偏差。对不同 Casimir-Polder 相互作用修正的综合考量得出：在短间距处，源于原子动态极化率的修正比源于金属壁非理想性的修正更重要，并抑制了后者。通过将精确原子极化率与单振子模型框架下的极化率比较，表明所获渐近表达式能以百分之一精度计算真实条件下原子-壁相互作用的自由能和力。