光纤钟的可行性

我们探索了基于空心光纤的紧凑型高精度汞(Hg)原子钟的可行性。我们评估了在非零温度下，Hg及其他二价原子的$^1S_0$-$^3P_0$钟跃迁对光纤内芯表面的敏感性。针对空心毛细管内的原子，计算了由卡西米尔-波尔德(Casimir-Polder)相互作用诱导的$^1S_0$-$^3P_0$跃迁频率偏移，其为原子位置、毛细管材料和几何参数的函数。对于位于硅毛细管轴上、内半径$\geq 15 \,\mu \mathrm{m}$且优化选择厚度$d\sim 1 \,\mu \mathrm{m}$的$^{199}\mathrm{Hg}$原子，原子-表面相互作用诱导的$^1S_0$-$^3P_0$钟跃迁频率偏移可保持在$\delta\nu/\nu_{\mathrm{Hg}} \sim10^{-19}$水平。我们还估计了由于与缓冲气体碰撞导致的原子损失和加热、晶格强度噪声诱导的加热、自发光子散射以及残余双折射诱导的频率偏移。