【摘要】：狹義相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論之一,洛倫茲不變性是狹義相對(duì)論的本質(zhì)核心。為實(shí)現(xiàn)基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型和廣義相對(duì)論的統(tǒng)一而建立起來的理論,預(yù)言在一定程度上可能存在洛倫茲不變性破缺。許多地面和空間檢驗(yàn)洛倫茲不變性的方法已經(jīng)開展,比如光腔檢驗(yàn)、脈沖星計(jì)時(shí)法和真空色散等。旋轉(zhuǎn)光腔法是檢驗(yàn)洛倫茲不變性的重要方法之一,它具有很高的探測(cè)靈敏度、測(cè)量時(shí)間相對(duì)較短并且在實(shí)驗(yàn)室就能完成,這些優(yōu)點(diǎn)是其他方法不能比擬的。提高實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)精度可能探測(cè)到的洛倫茲不變性破缺,進(jìn)而否定現(xiàn)有的統(tǒng)一理論,對(duì)物理學(xué)的發(fā)展具有重要意義。激光的剩余幅度調(diào)制(RAM)是降低激光頻率穩(wěn)定度的重要因素,會(huì)直接影響洛倫茲不變性的檢驗(yàn)精度。采用輸入和輸出有楔角的電光晶體對(duì)RAM進(jìn)行抑制,并研究了楔角晶體中RAM的特性和優(yōu)化方法,將RAM的波動(dòng)壓制到2 ×10-7,當(dāng)使用鑒頻斜率1×104 V/Hz時(shí),對(duì)應(yīng)的頻率不穩(wěn)定度為8×1018。腔穩(wěn)頻激光是洛倫茲不變性檢驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù),為此搭建了578 nm窄線寬激光系統(tǒng)。通過與商用Hz量級(jí)拍頻,拍頻線寬為3.6 Hz,頻率穩(wěn)定度在4 s平均時(shí)間達(dá)到最小值5 ×10-15。這一工作為洛倫茲不變性檢驗(yàn)所需的超穩(wěn)激光打下了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)�；谝陨涎芯炕A(chǔ),搭建了10cm復(fù)合光腔的洛倫茲不變性檢驗(yàn)裝置。實(shí)現(xiàn)了三個(gè)月的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),采用SME檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)積累數(shù)據(jù)分析,統(tǒng)計(jì)誤差在10-15的量級(jí)。進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,采用兩路空間光分別傳輸上轉(zhuǎn)臺(tái)。對(duì)改進(jìn)后三天的數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,SME中部分參數(shù)的統(tǒng)計(jì)誤差已經(jīng)進(jìn)入10-16量級(jí)。
【圖文】：

在ＳＭＥ理論中，這一過程可以理解為物理體系相對(duì)于一個(gè)具有非零逡逑真空期望值且具有各向異性的固定背景場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。由于粒子與背景場(chǎng)可能存在相互逡逑作用，物理體系在不同的方位呈現(xiàn)出不同的特性。通過對(duì)比圖１．３對(duì)比中激光拍逡逑頻頻率差可以在一定的精度下檢驗(yàn)洛倫茲不變性。逡逑１．２．２邋光腔檢驗(yàn)洛倫茲不變性的數(shù)據(jù)處理逡逑ＳＭＥ檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪锹鍌惼澆蛔冃詸z驗(yàn)最常用的理論模型之一。它采用以太陽逡逑系為中心的天體赤道坐標(biāo)參考系。當(dāng)在地面進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到地球自逡逑轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響。光腔檢驗(yàn)洛倫茲不變性是洛倫茲不變性檢驗(yàn)的重要方法。如果逡逑光腔靜止不動(dòng)，測(cè)量結(jié)果容易受到環(huán)境漂移的影響。如果將光腔放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，逡逑利用轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，將由于地球自轉(zhuǎn)以及地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)所造成的長(zhǎng)周期低頻調(diào)制逡逑信號(hào)轉(zhuǎn)到高頻上，這樣就不會(huì)受環(huán)境漂移的影響。逡逑在轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，如果洛倫茲不變性破缺，拍頻信號(hào)會(huì)受到轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，地逡逑球自轉(zhuǎn)，地球公轉(zhuǎn)調(diào)制的影響，因而數(shù)據(jù)處理需要分三步進(jìn)行。第一步，對(duì)在轉(zhuǎn)逡逑５逡逑

技術(shù)的進(jìn)步，國際上已經(jīng)有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室建立了基于高穩(wěn)定光腔或者微波腔的激光逡逑干涉儀，開展洛倫茲不變性的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)＾１７，，１８，３４＿３８］。進(jìn)入２１世紀(jì)后，現(xiàn)代逡逑Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ－Ｍｏｒｌｅｙ實(shí)驗(yàn)取得很大進(jìn)展，如圖１．４所示。逡逑■邋＇逡逑１0＇９邐邐－＊邐ｒ－？邐逡逑１0－１０邋！＾Ｖ—Ｈ邐邐邐逡逑１０＂１１邋ｒ邐■邐邐逡逑１０－邋＾邐邐Ｌ邐－＾逡逑｜邐１０—１３邋ｒ邋：邐ｉ邐￣逡逑＜邋１０邐ｒ—￣｜＾ｊ—￣￣逡逑１０－１５邋ｒ邐邐！邐N邐邐逡逑１０邋ｒ邐ｉ邐ｒｆ逡逑，＿１７邋：邋ａ邋ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ逡逑１０邐「 S靡誨澹茫幔觶椋簦危骸瓱K 逡逑ｉｏ邋ｒ邐１邐邐１邐：－一逡逑１ｑ－１９邋ｒ邋．邋．邋．邋Ｉ邋，邋．邋．邋ｉ邋？邋．邋，邋ｉ邋，邋，邋．邋ｉ邋，邋，邋．邋ｉ邋，邋．邋．邋ｉ邋，，，逡逑１８８０邋１９００邋１９２０邋１９４０邋１９６０邋１９８０邋２０００邋２０２０逡逑Ｙｅａｒ逡逑圖１．４邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的研宄進(jìn)展。結(jié)果取自參考文獻(xiàn)Ｍ。逡逑１．２．４邋ＰＤＨ穩(wěn)頻的國內(nèi)外研究進(jìn)展逡逑光腔檢驗(yàn)洛倫茲不變性涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，而腔穩(wěn)頻激光是其中的核心技術(shù)逡逑之一，因此這里先介紹腔穩(wěn)頻激光的發(fā)展歷程。逡逑近年來，隨著光頻率標(biāo)準(zhǔn)［３９４５］、引力波探測(cè)［４６＿５１］和高分辨激光光譜［５２－５６］等精逡逑密測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)激光器的線寬和短期頻率穩(wěn)定度要求不斷提高。國際上己逡逑經(jīng)有多個(gè)研究單位研制的超穩(wěn)激光的頻率穩(wěn)定性已經(jīng)接近參考腔的熱噪聲
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O412.1;TN241

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本文編號(hào)：2602651