基于原子气体吸收谱线多普勒展宽实现玻尔兹曼常数的高精度测定

Precision determination of fundamental physical constants, which is the origin of the discoveries of lots of physical new laws， and the foundation of the physical research and the metrology standard, is great significant in science and invaluable in application. This project investigates the principles of high sensitivity and resolution optical interferometer based on the strong dispersion of atomic ensemble with electromagnetically induced transparent amplification, develop a novel method of controlling laser linewidth and locking laser frequency from the high precision laser spectroscopy. Based upon high precision laser spectroscopy, Doppler width from the highly accurate observation of the profile corresponding to a given atomic line in a gas sample at thermometric equilibrium will be retrieved, thus, the high precision determination of Boltzmann constant can be implemented. This project will provide a solid base for redefining the standard of temperature.

物理常数的高精度测定是许多新物理规律发现的端倪，是物理学研究及各类计量标准的基础，具有十分重大的科学意义和应用价值。本项目研究利用可控增益原子介质的强色散性质实现高灵敏、高分辨率的光学干涉仪，发展激光谱线的高精度锁定和线宽控制新方法；在高精度测定原子气体吸收谱线的基础上，建立新的光谱展宽拟合线型，高精度标定多普勒展宽，从而使玻尔兹曼常数的测量精确度进一步提高。本项目的开展将为温度的重新定义提供精确的标准。

物理常数的高精度测定是许多新物理规律发现的端倪，是物理学研究及各类计量标准的基.础，具有十分重大的科学意义和应用价值。本项目研究利用可控增益原子介质的强色散性质实现高灵敏、高分辨率的光学干涉仪，发展激光谱线的高精度锁定和线宽控制新方法；在高精度测定原子气体吸收谱线的基础上，建立新的光谱展宽拟合线型，高精度标定多普勒展宽，从而使玻尔兹曼常数的测量精确度进一步提高。完成情况：(1)研究通过调控原子相干介质的色散特性提高干涉仪分辨率；利用相干驱动光，通过连续改变光的群速度，实现了干涉仪中光程的连续可调。 (2) 完成了锁相环路的设计与制作，实现了两台激光器的相对锁定；建立了基于光纤干涉仪的激光稳频系统，实现了激光稳频。(3)设计制作了磁屏蔽系统，实现了对铷原子吸收谱的测量。(4)掌握了原子谱线增宽机制、原子的动力学特征和Voigt线型修正、量子参数估计理论以及实验误差和系统误差的分类和评定。本项目的开展为温度的重新定义提供精确的标准。