专利名称：一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置。
背景技术：
原子是否具有永久电偶极矩是物理学的基本问题之一。一方面，科学界普遍认为，原子由于正负电荷中心重合，它不具有永久电偶极矩，因而所有单原子气体都是非极性电介质。另一方面，自从1964年发现微观粒子领域宇称和时间反演对称破坏后，为了探究其原因，很多新理论都以少数原子可能具有微弱的永久电偶极矩为前提。因此，对于如何测量原子的永久电偶极矩，国际物理学界极为重视，但此问题自上世纪七十年代以来一直未得到解决。比如一个典型的例子是，已报道测量铯原子永久电偶极矩的最好结果为(-1.8±6.7±1.8)×10-24e.cm(见phys.Rev.Lett，1989，63，965-968)，先不讨论大小是否正确，单从这个表达式看，测量误差(第二项)比测量平均值(第一项)还大几倍，误差本身又含误差(第三项)，因此，这个结果对于判断铯原子到底有没有永久电偶极矩是没有科学价值的。因为绝大多数单原子气体都不具有永久电偶极矩，所以在测量大小之前，首先要判定这种单原子气体是否具有永久电偶极矩。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置，为此设计了两个相互连通的可充气体电容器，中间装有两个电极，在两个电极上加直流电压，使两个电极形成一非均匀电场，如果气体中原子具有非零的永久电偶极矩，在非均匀电场中它将受力并向电场较强的方向运动。它将引起气体浓度变化，两边电容也同时变化。反之则浓度和电容都不变化，由此就可判定并测量原子永久电偶极矩，效果十分明显。
本实用新型由电容器和电极组成，A1、B1为两个相互连通外形象杜瓦瓶式的可充气体圆柱玻璃电容器，中间是漏斗形的连通区，连通区内装有两个电极Q1和Q2，电极Q1和Q2为两片带有若干小孔的抗氧化金属片，其中一个电极位于连通区最狭窄处，金属圆筒P1、P2为电容器A1的内外电极，金属圆筒P3、P4为电容器B1的内外电极。
本实用新型设计合理，结构简单，因为绝大多数单原子气体都不具有永久电偶极矩，且一直没有可靠的判定与测量方法，本实用新型提供的两种不同形式装置很有科学价值。
图1是本实用新型的1型装置纵剖面图；图2是本实用新型的2型装置纵剖面图。
具体实施方式
如图1所示，A1、B1为两个相互连通外形象杜瓦瓶式的可充气体圆柱玻璃电容器，中间是漏斗形的连通区，连通区内装有两个电极Q1和Q2，电极Q1和Q2为两片带有若干小孔的抗氧化金属片，其中电极Q1位于连通区最狭窄处，P1、P2为电容器A1的内外电极，P3、P4为电容器B1的内外电极。首先不加电场测出两边电容的大小，然后在电极Q1和Q2上加直流电压，使电极Q1和Q2形成一非均匀电场。在电极Q1和Q2间的原子如果具有永久电偶极矩，则它们除了转动外，还受到一个平动的力，这力将使原子朝场强较强的方向运动。平衡时A1、B1容器中气体浓度不一样，它表现在电容值上有变化。未加电场时气体均匀分布，一加电场马上气体浓度变化，两边电容也同时变化，效果十分明显。
如图2所示，是另一种密闭容器中间不插入电极的装置，A2、B2为两个相互连通外形象杜瓦瓶的可充气体圆柱玻璃电容器，内壁由玻璃管F、外壁由玻璃筒H连接，中间有一带圆孔的玻璃隔板C，玻璃管F由玻璃隔板C的圆孔中穿过，玻璃管F在玻璃隔板C两边不对称，上短下长。金属圆筒G1、G2为电容器A2的内外电极，金属圆筒G3、G4为电容器B2的内外电极。中间的金属直导线D为产生非均匀电场的内电极，G2、G4为产生非均匀电场的外电极，在金属直导线D和金属圆筒之间加直流高压，两电容器的连通区域Q3和Q4之间产生非均匀电场。这个装置的效果也非常好。如果气体中原子具有非零的永久电偶极矩，在此非均匀电场中除了转动外，还将受一大小与电场梯度成正比的电偶极矩，在此非均匀电场中除了转动外，还将受一大小与电场梯度成正比的平动方向的力，此力将使气体原子朝场强较强的方向运动。可表示为F＝(P·E)。式中P为永久电偶极矩，E为电场强度，F为所受平动力，为梯度算符。上式表明，在此情况下，原子电偶极子受力的方向指向场强绝对值较大的区域。这个力将改变原有气体浓度的均匀分布，并最终由气体浓度梯度所产生的扩散力来平衡。测出这一浓度梯度可算出气体原子永久电偶极矩。反之，如果气体原子没有永久电偶极矩，加非均匀电场浓度和电容值都不发生变化，这是一个最具说服力的判决性实验。此外，不测电容值，也可用原子特有谱线的激光来监测这一浓度梯度，同样可算出原子永久电偶极矩的大小。
权利要求1.一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置，由电容器和电极组成，其特征是A1、B1为两个相互连通外形象杜瓦瓶的可充气体圆柱玻璃电容器，中间是漏斗形的连通区，连通区内装有两个电极Q1和Q2，电极Q1和Q2为两片带有若干小孔的抗氧化金属片，其中一个电极位于连通区最狭窄处，金属圆筒P1、P2为电容器A1的内外电极，金属圆筒P3、P4为电容器B1的内外电极。
2.据权利要求1所述的一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置，其特征是A2、B2为两个相互连通外形象杜瓦瓶的可充气体圆柱玻璃电容器，两个电容器内壁由玻璃管F、外壁由玻璃筒H连接，中间有一带圆孔的玻璃隔板C，玻璃管F由玻璃隔板C的圆孔中穿过，玻璃管F在玻璃隔板C两边不对称，上短下长，金属圆筒G1、G2为电容器A2的内外电极，金属圆筒G3、G4为电容器B2的内外电极，中间的金属直导线D为产生非均匀电场的内电极，G2、G4为产生非均匀电场的外电极，两电容器的连通区域Q3和Q4之间产生非均匀电场。
专利摘要一种测量单原子气体永久电偶极矩的装置，由电容器和电极组成，为此设计了两个相互连通的可充气体电容器，中间装有两个电极，在两个电极上加直流电压，使两个电极形成一非均匀电场，如果气体中原子具有非零的永久电偶极矩，在非均匀电场中它将受力并向电场较强的方向运动。它将引起气体浓度变化，两边电容也同时变化。反之则浓度和电容都不变化，由此就可判定并测量原子永久电偶极矩，效果十分明显。本实用新型设计合理，结构简单，因为绝大多数单原子气体都不具有永久电偶极矩，且一直没有可靠的判定与测量方法，本实用新型提供的两种不同形式装置很有科学价值。
文档编号G01R31/00GK2720455SQ20042007245
公开日2005年8月24日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者游佩林 申请人:湛江海洋大学