【摘 要】
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随着科学技术的不断发展,人们对低温世界探索的工具手段日益更新,对奇异低温物理现象研究的从未间断。热力学第三定律:只能接近而无法达到绝对零度。在技术上,温度从1K降低到0.1
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随着科学技术的不断发展,人们对低温世界探索的工具手段日益更新,对奇异低温物理现象研究的从未间断。热力学第三定律:只能接近而无法达到绝对零度。在技术上,温度从1K降低到0.1K远比从100K升至1000K要困难。自从1877年百开尔文量级的温度开始,经过100多年艰辛努力,尤其是以激光冷却和蒸发冷却等为代表的技术发明,实验室的极限温度下降了约109倍,达到纳开尔文级别,这是前所未有的进步。 在纳开尔文量级温度下,稀薄碱金属原子气体的宏观凝聚现象,如玻色爱因斯坦凝聚、费米气体简并、超冷分子载体的成功实现为凝聚态物理提供了更加丰富的实验平台。基于超冷原子、分子平台的量子仿真器,通过人工可调的塞曼效应,AC Stark效应,Feshbach Resonance,光缔合以及受激拉曼绝热通道等手段在诸如中性原子的光晶格、超导体理论BEC-BCS Crossover、极性分子等研究中发挥出其他平台的难以比拟的优势。其中超冷极性分子又作为极好的仿真模型,为研究物质新的量子态,提高基本物理常量的测量精度,研究量子信息与计算的基本原理等领域提供了优良的实验对象。 过去的十年,对超冷分子的研究得到长足发展。利用磁Feshbach共振调节原子间的相互作用使得独立的两个原子从非束缚态绝热转移为弱束缚态分子,以及受激拉曼绝热通道跃迁技术将弱束缚态的转振能级高激发态分子转移至转振能级基态。国际上首次实现的是40K87Rb超冷分子。但40K87Rb分子的交换反应化学性质不稳定,因此难以持续蒸发冷却获得偶极分子的量子简并。23Na40K和40K133Cs是唯一的两种化学稳定的碱金属偶极费米子分子,期望克服40K87Rb分子稳定性问题,实现分子的量子简并。其中,23Na4K的分子偶极矩更大,为2.72德拜。 本文主要介绍物理所小组搭建的钠钾超冷极性分子实验的进展:1、实验上系统检查了稳定性的问题,如外界环境因素的干扰、杂乱磁场的导致原子形貌问题、Na高速束流对磁阱原子的冲击,激光频率稳定性问题等。经过重新优化了相关参数,利用混合阱蒸发制备了6×106的23Na玻色爱因斯坦凝聚;2、使用2D+MOT装置作为低速原子源,从自然丰度的钾源获得约5.4×106的40K MOT原子数,转移进磁阱后的原子数足够进行玻色费米简并实验。相比使用同位素提纯的钾源,自然丰度的钾源的使用极大的降低了实验的成本。
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