87Rb原子玻色—爱因斯坦凝聚的实现以及6Li和40K原子的激光冷却

来源 :中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lliiuuffuuyyaann
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玻色-爱因斯坦凝聚态和费米简并的实现是原子分子物理领域乃至整个物理界的巨大成就。人们第一次在实验上获得了一个宏观可操控的量子物体,它的实现给人们去认识和操控量子世界以巨大信心。近几年玻色费米混合气体成为人们研究的热点,它的研究为人们理解和研究高温超导、强相互作用、超冷分子和BEC-BCS渡越区等许多重要物理问题提供了一个新的路径和思路。这些物理研究的前提是实现玻色费米气体的量子简并。本论文的主要工作是为玻色费米混合气体简并的实现搭建一个实验平台。这里主要介绍目前的一些阶段性成果,这些成果主要包括我们已经实现了87Rb,40K和6Li原子的磁光阱(MOT),并成功的利用两级MOT的构型将低真空MOTA中的87Rb原子转移到了高真空MOTB中。我们在此基础上高效率地将磁光阱中原子装载到了磁阱中,并详细地优化蒸发冷却过程,目前我们已经分别用532nm和767nm激光作为光塞在光塞四极磁阱中实现了玻色-爱因斯坦凝聚态。同时我们详细计算并提出了一套搭建各向同性光学谐振势阱的方案且正在搭建之中,这为后面我们将超冷原子装载到光阱里面奠定了基础。论文涉及的主要成果可以概括如下:第一,搭建了一个三组分玻色费米混合气体研究的实验平台,并成功实现三种原子87Rb,40K和6Li磁光阱。实验中我们直接从背景中俘获87Rb和40K原子,6Li的原子源通过2D-MOT预冷却然后利用推送光推送到MOTA中获得。我们最终俘获三者的原子数目分别为:1.5×109,4.0×108和4.0×108。第二,成功地在532nm光塞四极磁阱中实现了87Rb的玻色-爱因斯坦凝聚态。实验上我们成功地将87Rb原子由低真空腔转移到高真空腔中,通过解压缩磁光阱技术获得了亚多普勒温度(129μ.K),并在此基础上高效率地实现了磁阱的装载(装载效率25%),最终经过不断优化蒸发冷却过程,将原子团温度降到了100nK以下,获得了凝聚体的原子数目为1.2×105。第三,成功地在767nm光塞四极磁阱中实现了87Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚态。767nm激光作为光塞相比532nm激光作为光塞,优点是功率小,操作灵活,控制精度高,经过AOM之后没有光斑变形现象。最终获得的结果的信噪比要好于在532nm光塞四极磁阱中获得的结果。第四,经过理论计算提出了一套搭建各向同性光学谐振势阱的方案。我们利用三束远红失谐偶极光建立球形阱,并利用一对四极线圈消除了重力效应,最后还给出了一个详尽的实验方案。
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