Исследование взаимодействия атомов калия с поверхностью сапфира с использованием сверхтонкой спектроскопической ячейки

Впервые экспериментально исследовано влияние диэлектрической поверхности на атомы $^{39}$K $D_1$ линии (переходы $F_g =1,2 \rightarrow F_e=1,2$) при нанометровых расстояниях. Используется наноячейка, заполненная атомарным калием с клиновидным зазором, что позволяет исследовать влияние расстояния атомов в интервале 50–800 нм от поверхности окна, изготовленного из технического сапфира. При расстояниях $L$ от сапфировой поверхности менее 100 нм, вследствие ван-дер-Ваальсого взаимодействия происходит сильное уширение атомных переходов, и их частотные сдвиги происходят в низкочастотную область спектра (красный сдвиг). Применение метода второй производной (SD) спектров поглощения наноячейки позволило впервые измерить коэффициент ван-дер-Ваальсого взаимодействия $C_3= 1.2 \pm 0.3$ кГц мкм$^3$ для $D_1$ линии калия. Показано, что при толщине наноячейки $L<70$ нм с увеличением плотности атомов происходит дополнительный красный сдвиг, обусловленный диполь-дипольным взаимодействием атомов $^{39}$K. Полученные результаты важны при разработке миниатюрных субмикронных устройств, содержащих свободные атомы.