使用光学泵浦人口条纹进行氦-氦气混合物扩散系数测量
原子物理
2026-02-18 v2
摘要
我们报告了在T=24°C时，对天然丰富的氯化钠原子在惰性天然丰富的He、Ne、N、Ar、Kr、Xe缓冲气体中的扩散系数D进行的全面确定。我们使用两个在小角度θ（约几毫弧度）相交的激光束在Rb样品中建立了空间周期性的人口条纹。由于Rb与缓冲气体原子或分子之间由动量改变的弹性碰撞引起的扩散运动，原子人口条纹随时间呈指数衰减，通过观察读出束的散射场来监测其衰减。我们通过测量衰减率的特征θ²依赖性来区分扩散与其他碰撞过程的贡献。我们还测量了衰减率随缓冲气体压力（从7000 Pa到90000 Pa）的系统性依赖性。通过这种方式，我们在标准大气压（101325 Pa）和温度为24.0(5)°C时获得了扩散系数。我们获得的加权平均值为He中0.33(5) cm²/s，Ne中0.214(14) cm²/s，N中0.132(7) cm²/s，Ar中0.123(9) cm²/s，Kr中0.093(9) cm²/s，Xe中0.073(4) cm²/s。我们将此数据与基于文献中最准确的原子间相互作用势能的量子、经典和半经典理论方法计算得到的扩散系数进行比较。我们的量子理论计算结果在考虑系统效应后与实验 determinations 一致。我们的测量和建模对于磁力计的优化、使用自旋偏向的惰性气体成像、基于原子间势能的碰撞模型测试以及压力传感器的开发具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2602.12319,
title = {Measurements of diffusion coefficients for rubidium--inert gas mixtures using coherent scattering from optically pumped population gratings},
author = {Alexander Pouliot and Eduardo Chomen Ramos and Gehrig Carlse and Thomas Vacheresse and Jaskaran Randhawa and Louis Marmet and A. Kumarakrishnan and Jacek Kłos and Eite Tiesinga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.12319},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 12 figures