論文の概要: Ab initio quantum theory of mass defect and time dilation in trapped-ion optical clocks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.10854v2
• Date: Sat, 17 Sep 2022 11:37:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 06:10:58.371834
• Title: Ab initio quantum theory of mass defect and time dilation in trapped-ion optical clocks
• Title（参考訳）: トラップイオン光時計における質量欠陥と時間拡張のAb initio量子論
• Authors: V. J. Mart\'inez-Lahuerta, S. Eilers, T. E. Mehlst\"aubler, P. O. Schmidt and K. Hammerer
• Abstract要約: このハミルトニアンをポールトラップにおけるコールドイオンの外部および内部ダイナミクスの結合を記述するために応用する。 これにより、単一の捕捉されたイオンに基づく原子時計における相対論的周波数シフトの体系的かつ完全な量子力学的処理が提供される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We derive a Hamiltonian for the external and internal dynamics of an electromagnetically bound, charged two-particle system in external electromagnetic and gravitational fields, including leading-order relativistic corrections. We apply this Hamiltonian to describe the relativistic coupling of the external and internal dynamics of cold ions in Paul traps, including the effects of micromotion, excess micromotion, and trap imperfections. This provides a systematic and fully quantum-mechanical treatment of relativistic frequency shifts in atomic clocks based on single trapped ions. Our approach reproduces well-known formulas for the second-order Doppler shift for thermal states, which were previously derived on the basis of semiclassical arguments. We complement and clarify recent discussions in the literature on the role of time dilation and mass defect in ion clocks.
• Abstract（参考訳）: 我々は、電磁結合された荷電二粒子系の外部電磁場および重力場における外部及び内部ダイナミクスに対するハミルトニアンを導出し、先行相対論的補正を含む。 このハミルトニアンを用いて、ポールトラップにおける冷イオンの外部及び内部ダイナミクスの相対論的カップリングを記述し、マイクロモーション、過大なマイクロモーション、トラップ不完全性の影響について述べる。 これにより、単一捕捉イオンに基づく原子時計における相対論的周波数シフトの体系的かつ完全な量子力学的処理が可能になる。 本手法は,従来半古典的議論に基づいて導出されていた熱状態の2次ドップラーシフトのためのよく知られた公式を再現する。 イオン時計における時間拡張と質量欠陥の役割に関する文献の最近の議論を補足して明らかにする。

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