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本人《抽运-检测型非线性磁光旋转铷原子磁力仪的研究》期刊论文中的三处错误

已有 926 次阅读 2021-11-19 16:16 |个人分类:学术论文|系统分类:论文交流

       2017年,本人在《物理学报》期刊发表了我转专业方向后的第一篇论文(说明:清华读博时我的专业方向是凝聚态物理实验),2020年10月份收到《物理学报》期刊颁发的奖状一张,奖金1500元,在此感谢《物理学报》期刊。奖状如下:

高被引论文作者证书-缪培贤.jpg

       撰写本次博文并不是为了宣传,而是如实地指出该论文中的三处错误,以免误导国内师生。

       第一,论文中表达式(2)中不应出现真空磁导率,当时参考王义遒等人编著的《量子频标原理》书籍第170页表达式(3.4.25)时,我把量纲搞错了,导致论文中表达式(1)和(2)的量纲有矛盾。

image.png

       image.png

       第二,后来和王义遒先生通过邮件学术交流时,王老先生指出参考文献[19]把《量子频标原理》翻译错了,正确的翻译应是“The Principles of Quantum Frequency Standards”,令我十分尴尬,我向王老先生保证将来务必正确引用。

       第三,论文中“非线性磁光旋转”的概念在物理上是错误的,这个概念当时我想当然地从其他论文中搬了过来。我在论文中指出“由于原子对线偏振光中左、右圆偏成分不同的吸收和色散, 导致线偏振光的偏振方向会随着原子磁矩绕外磁场的拉莫尔进动而相对原来偏振方向做摆动”,这种描述与“非线性磁光旋转”的物理概念完全不同。后来陆续的投稿过程中,我略去“非线性磁光旋转”的提法,把这种实验装置称为“抽运-检测型原子磁力仪”,但至少两位审稿专家认为原子气室中“非线性磁光旋转”的说法是正确的,我在这篇博文里列出审稿意见的回复来解释这个问题。


投稿至《物理学报》期刊的论文:二能级磁共振经典物理图像的理论和实验研究(退稿)

说明:该论文被退稿后无法回复审稿意见;该论文已在《中国激光》期刊发表。本博文简要回复两位审稿专家的意见。

审稿意见:(一)略。

(二)文章从理论和实验两方面研究了二能级磁共振经典物理图像,理论推导和实验研究结果符合预期,但理论研究从物理模型到思想方法均在原有的框架内做了一些一工作,缺少新的思想和方法。在实验上,基于铷原子磁力仪进行了实验,虽然实验与理论预期相符,但这一研究没有对磁力仪测量精度的提升、测量方法的改进等方面提出新建议,更难以理解本文研究“能够进一步研究量子力学基本物理问题”。

答:该论文是理解一项发明专利的基础(缪培贤,等.一种磁共振塞曼跃迁调控的实验装置及方法.中国发明专利,申请号:202110412374.4,申请日:2021年4月16日.),而且这种拉莫尔进动频率等于射频场频率的磁共振实验在期刊论文中并不多见。该论文不是为了讨论磁力仪测量精度的提升和方法的改进,而是为了研究物理。关于理解“能够进一步研究量子力学基本物理问题”,请参考本人题为“弱磁场中铷原子磁共振塞曼跃迁调控实验的实验数据分享”的博文。

(三)这个工作虽然做的很仔细完整,但是没有什么创新,感觉更像是一个演示教科书里磁共振原理的实验 另外作者对探测光测量原子磁矩的原理也搞错了。对于远失谐的线偏振探测光,引起它偏振面旋转的原因应该由于它的两个圆偏振分量在磁化原子中的折射率不同,而不是吸收率不同。 

答:请看下一篇文章审稿意见的回复。


投稿至《物理学报》期刊的论文:抽运-检测型原子磁力仪对电流源噪声的测量(已收录)

审稿意见(其他略):原子磁力仪最基本的工作过程就是抽运-检测,所以抽运-检测型原子磁力仪的描述太过笼统,需要在文章中阐述清楚是抽运-检测型非线性磁光旋转原子磁力仪 

答:感谢审稿专家的建议,但稿件通讯作者更希望使用“抽运-检测型原子磁力仪”的表述,原因是通讯作者对这种原子磁力仪的物理原理相比期刊论文“物理学报, 2017, 66(16): 160701.”有新的理解,目前比较质疑原子气室中“非线性磁光旋转”或“法拉第旋转”的物理概念,同时“抽运-检测型原子磁力仪”的表述又明显区别于单光束的MxMz光泵磁力仪和CPT磁力仪。如果在探测光方向上把线偏振探测光看做是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的叠加,左旋圆偏振光和右旋圆偏振光分别可被看做由σσ-子组成,当原子磁矩在x-y平面内旋转时,原子磁矩平行于探测光方向吸收σ-光子,原子磁矩反平行于探测光方向吸收σ+光子。将稿件中的线偏振探测光分别替换为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光,采用无放大电路的光电探测器测量的信号如图R4所示,其信号幅度的变化非常小。当z轴抽运光作用在铷泡上时R4(a)R4(b)图中信号幅度都显著增加,原因是原子磁矩被极化至z轴方向,原子磁矩在x轴探测光方向的投影矢量为零σσ-的吸收减弱。因此,本质上抽运-检测型原子磁力仪测量的原始信号是原子系综对线偏振光中左、右圆偏成分的吸收率不同,从而导致线偏振光的偏振方向在平衡位置进行小幅度的摆动,而不是“非线性磁光旋转”或“法拉第旋转”概念中线偏振光偏振方向在光传播路径上单方向的旋转。一些科研工作中认为线偏振光穿过原子气室后偏振方向会旋转45°以上甚至上百弧度,实际上在实验中难以证明这样的结论,例如当线偏振光偏振方向旋转45°时,实验中差分探测应当测得一束光的光强变2倍,另一束光的光强变为零。稿件通讯作者反复试验得出结论:用原子气室使线偏振光偏振方向旋转45°的实验现象不可能实现。基于以上讨论,稿件通讯作者希望保留“抽运-检测型原子磁力仪”这种笼统的说法,将来稿件通讯作者会专门对期刊论文“物理学报, 2017, 66(16): 160701.”中非线性磁光旋转的提法进行纠错。

图片1.png

 

R4 原子磁力仪原始信号的分析。(a)用左旋圆偏振光探测;(b)用右旋圆偏振光探测;(c)用图(a)的数据减去图(b)的数据。



未来有机会在期刊论文中再详细纠错。

科研探索过程中总会出现由粗心大意或认知有限而导致的错误,做到知错就改,应该是会被原谅的吧(*^_^*)。




https://wap.sciencenet.cn/blog-310789-1313129.html

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