原子光学

原子光学（または原子光学）とは、「中性原子の軌道を操作し、その波動特性を利用する技術」を指します。 ^{[ 1 ]}典型的な実験では、粒子ビームの特殊なケースとして、冷たくゆっくりと動く中性原子のビームが使用されます。光ビームと同様に、原子ビームは回折や干渉を示すことがあり、フレネルゾーンプレート^{[ 2 ]}や凹面原子ミラー^{[ 3 ]}で集束させることができます。

原子光学の包括的な概説については、Adams、Sigel、およびMlynekによる1994年のレビュー^{[ 1 ]}、またはCronin、Jörg、およびPritchardによる2009年のレビュー^{[ 4 ]}を参照してください。原子光学に関するその他の参考文献は、American Journal of Physicsの2017年のResource Letterにあります^{[ 5 ]}。量子原子光学については、Pezzèらによる2018年のレビュー^{[ 6 ]を参照してください。}

原子物質波の干渉は、1930年にエステルマンとスターンによって、 NaビームがNaClの表面で回折されたときに初めて観測された。^{[ 7 ]}原子の短いド・ブロイ波長は、 2つの技術的ブレークスルーが関心を再び高めるまで、長年にわたり進歩を妨げていた。その2つの技術的ブレークスルーとは、精密な小型デバイスを可能にするマイクロリソグラフィーと、原子を減速させてド・ブロイ波長を増加させるレーザー冷却である。 ^{[ 1 ]}

2006年まで、原子ビームを用いたイメージングシステムの解像度は光学顕微鏡の解像度を上回ることはなかった。これは主に集束素子の性能が劣っていたためである。このような素子は開口数が小さく、通常、原子ミラーは斜入射を用いるが、入射角が大きくなるにつれて反射率が急激に低下する。効率的な垂直反射を実現するには、原子を極低温にする必要があり、そのような原子を扱うには通常、磁気トラップ、磁気光学トラップ、または光学トラップが用いられる。

21世紀初頭には、「原子ナノ光学」に関する科学論文において、エバネッセント場レンズ^{[ 8 ]}やリッジミラー^{[ 9 ] [ 10 ]} が著しい進歩を示した ^{[ 11 ]} 。特に、原子ホログラムが実現可能になった^{[ 12 ] 。}

• 原子干渉計
• 原子ナノスコープ
• 電子顕微鏡
• 量子反射

• 「Atomwave.org、RMP記事、Croninグループ研究、アリゾナ大学の原子および光学科学研究者」。atomwave.org 。アリゾナ大学。2015年11月9日のオリジナルからアーカイブ。2024年3月12日取得。アリゾナ州の研究グループの旧ウェブサイト。