原子加速是指利用电磁场、激光脉冲或时间变化势阱等手段,使中性原子或带电原子获得可控动量变化的过程。
近年来,冷原子物理和光学势阱技术的发展,使得用光脉冲推动原子、用光晶格或磁学势阱加速原子束成为可能。
典型方法包括光压力加速、布拉格散射、受激拉曼跃迁和时间调制光学格点等。
原子加速器不同于传统粒子加速器,它强调对单个或集体原子量子态的精确控制,因此在原子干涉仪、精密计时、惯性测量及量子信息处理中具有独特应用价值。
通过可控加速可以实现高灵敏度的重力测量、导航以及对基本物理常数的测试。
例如,通过受控布拉格跳跃或受激拉曼跃迁,可以实现所谓的大动量转移(LMT),将原子动量阶跃放大数十倍,从而大幅提高干涉测量灵敏度。
实验上需在低温、高真空和低振动环境中维护相干性,并采用相位锁定的激光系统以减少相位噪声。
当前挑战在于提高加速效率、减少热噪声与相干性丧失,同时实现更大动量转移和可扩展的实验平台。
随着微纳制造与光学集成的发展,未来有望把这些技术集成到芯片尺度平台,推动便携式高精度惯性导航与引力测量等应用落地。