差分法精密测量铷原子冷碰撞频移

Cold collision frequency shifts is one of the main system errors in Weak Equivalence Principle(WEK) test in the method of atom interferometry (with the accuracy from E-13 to E-15).This project aims to measure the cold collision frequency shifts of Rubidium by applying such scientific methods as double simultaneous atom fountains, common mode rejection double Ramsey interfernce and ellipse specific fitting metod according to the requirement of the experiment. The implementation of the project will produce experimental measured Rb-85 collision frequency shift data and the frequency shift data due to the collision between Rb-85 and Rb-87 for the first time. The acquisition of the two experimental data will meet the urgent requirement in error analysis and optimazation design of experiment system in the future, thus is of great scienctific signaificance.

冷碰撞频移是弱等效原理原子干涉仪高精度（E-13至E-15）实验检验中主要的系统误差之一。本项目是根据当前原子干涉仪检验弱等效原理的需要出发，以测量铷原子冷碰撞频移为目标。通过实现双喷泉、共模双Ramsey干涉、椭圆曲率拟合等方法和实验技术，在原子干涉仪上测量得到铷原子的冷碰撞频移数据。通过该项目的实施，将首次获得实验直接测量的高精度Rb-85原子基态的冷碰撞频移数值，以及Rb-85与Rb-87原子相互碰撞导致的原子基态频移数据。上述数据的获得，将解决未来高精度原子干涉仪弱等效原理检验中实验系统误差分析、系统方案优化设计方面对实验数值的迫切需求，有着重要科学的意义。

冷碰撞频移是弱等效原理原子干涉仪高精度（E-13 至E-15）实验检验中主要的系统误差之一。本项目围绕测量铷原子冷碰撞频移展开，内容如下:(1)完成了理论建模与分析；(2)实现了多项相关的激光实验技术，包括：多程声光移频技术以及时分复用锥形放大激光器技术；(3)实现双组分原子源及相应的原子干涉技术，包括：实验技术方案与参数的优化、连续上抛两次的双组分原子喷泉、原子云密度控制技术等；(4)实现了对Rb-85 原子基态自碰撞频移、以及Rb-85 与Rb-87 原子相互碰撞频移进行测量的方法和技术，并使差分测量的频率分辨率达到1.8mHz水平。通过本项目的实施，我们初步掌握了铷原子基态冷碰撞频移的技术与方法，基本完成了本项目的研究计划。