碱金属-(类)碱土金属体系中可操控的碰撞动力学研究

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利用外场调节超冷原子气体中的相互作用是目前被广泛采用的制备超冷分子的方法。以此为出发点,本文重点研究碱金属-(类)碱土金属体系中可操控的冷碰撞散射问题,分两方面展开:一是双原子分子能级结构的理论分析工作,这是研究碰撞问题及分子态间转移动力学的基础;另一个是对碱金属-(类)碱土金属体系中的Feshbach共振机制进行分析,进而探索制备冷分子的可能性。  本文首先以RbSr分子为例,我们详细讨论了碱金属-(类)碱土金属分子中的相互作用势能形式及振动态、转动态能级结构。通过相对论框架下的从头计算方法得到的势能曲线,我们计算了一系列振动态跃迁的Franck-Condon系数,并据此选取合适的中间态来证明实现将分子转移到绝对基态的受激拉曼绝热转移通道的可行性,模拟的由弱束缚态分子到绝对基态的单边转移效率可达77%。在计算相互作用势能的基础上,我们对碱金属原子与(类)碱土金属原子在外磁场下碰撞过程中的Feshbach共振机制进行了探索。通过对基态碱金属-亚稳态(类)碱土金属体系的理论分析,我们发现确实存在由各向异性的相互作用势能诱发的宽的Feshbach共振。各向异性耦合主要来源于不同分波通道间的耦合以及不同精细结构能级通道的耦合,且这两者均与亚稳态(类)碱土金属原子的轨道角动量自由度相关。然而,这些较宽的共振也伴随着很大的非弹性碰撞损失率(在10-10 cm3s-1量级),即磁场下亚稳态原子会弛豫到能级较低的精细结构能级或塞曼子能级上,这将极大地限制利用Feshbach共振在该体系中实现分子的制备,特别是将分子转移到基态将是一个特别复杂且难以精确操控的过程。最后介绍了RbYb光缔合实验中的两个设计工作,即能同时减速两种原子的塞曼减速器和磁光阱磁场线圈的制作与测量。
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