ラムゼー共鳴

ラムゼー共鳴（ラムゼーきょうめい、Ramsey resonance）とは、時間的または空間的に分離した2つの振動電磁場を原子や分子に作用させたときに生じる共鳴現象である。ノーマン・ラムゼーが1949年に考案した分離振動場法に基づき、粒子のエネルギー準位間の遷移周波数の精密測定に利用される。

概要 原子などに、位相の関係を保った2回の短い電磁波の照射を行い、その間に電磁波と相互作用しない時間を設ける。2回の相互作用による確率振幅が干渉するため、遷移確率を照射周波数に対して測定すると、振動する共鳴曲線が得られる。遷移確率は、各照射の時間や強度だけでなく、照射間隔や位相差にも依存する。

共鳴線幅は観測時間におおむね反比例するため、2回の相互作用の間隔を長くすると、共鳴周波数を細かく識別できる。ただし、実際の測定精度は信号の雑音や系統的な周波数のずれにも左右される。分離振動場法には、連続した1つの相互作用領域を使う方法に比べ、静磁場の均一性に対する要求を緩和できる利点もある。

原子時計への応用 原子時計では、共鳴の両側で測定した信号を比較し、その差が小さくなるように発振器を制御して周波数を共鳴の中心に合わせる。セシウム原子ビーム方式では空間的に離れた2か所に相互作用領域を設け、原子泉方式では打ち上げた原子が上昇時と下降時に同じマイクロ波共振器を通過することを利用する。

ラムゼーは、分離振動場法の発明と原子時計への応用などの業績により、1989年のノーベル物理学賞を受賞した。

脚注

関連項目 原子時計 光周波数コム

外部リンク （情報通信研究機構）