磁光阱中超冷等离子体的产生与验证研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:wyt_2010
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本文由超冷等离子体的研究意义和现状入手,详细介绍了产生超冷等离子体的激光冷却与磁光阱技术;然后从实验上介绍了磁光阱的设计与实现,最后介绍了超冷等离子体产生与验证的实验工作。  第一章介绍了超冷等离子体的研究意义与现状,说明制备超冷等离子体的方法,并列举了几项具有代表性的基于磁光阱展开的超冷等离子体研究工作。  第二章从半经典理论出发,推导原子在激光场中受到的力;随后简要介绍激光冷却和磁光阱的发展历史;最后介绍磁光阱中多普勒冷却机制、偏振梯度冷却机制及各自的冷却极限。  第三章详细介绍本次实验所采用的87Rb磁光阱系统的真空系统、激光系统和磁场系统的设计与调试工作。  第四章在对磁光阱参数进行模拟的基础上,对磁光阱的实验参数进行优化,并最终成功实现了87Rb原子的冷却与囚禁,同时对磁光阱中的冷原子参数进行了测量,为超冷等离子体的制备创造了条件。  第五章在成功实现磁光阱的基础上,开展了利用双光子共振电离实现冷原子向超冷等离子体转变的验证性实验,分析了影响超冷等离子体形成的因素。  后续的工作将集中在两个方面,一是深入超冷等离子的研究,二是充分利用磁光阱系统,开展更多的工作。  第一个方面,由于本次实验条件的限制,我们目前只开展了超冷等离子体的验证性实验和定性分析,并未对超冷等离子体中诸如带电粒子密度、温度、库仑耦合参数等参数进行测量,后续需要开展定量的研究工作,深入研究等离子体的产生机理与演化特征;我们还可以采取多种探测手段,如射频共振、微波电离以及离子速度成像等方法研究超冷等离子体,挖掘更深入的物理内容。  第二个方面,我们还需要对磁光阱进行更为细致的实验研究,加强实验参数的控制,进一步提高激光和磁场的稳定度,最终提高磁光阱的性能;我们可以开展关于超冷里德堡原子系列的研究、超冷铷分子的制备与研究;还可以利用调制激光研究磁光阱中的冷原子过程等。
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