暗磁光阱中超冷混合原子的光学偶极俘获

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超冷极性分子与超冷原子相比具有更多的自由度、丰富的振转能级结构以及固有的电偶极矩等特点,在基本物理常量的测量、超冷化学、量子计算与量子模拟等领域都有重要应用。目前国际上已有多个实验小组通过将超冷原子进行光缔合或者磁缔合技术间接制备出不同种类的基态极性分子。但是由于重力作用以及与背景气体之间的碰撞,超冷分子将会在毫秒量级的时间内耗散掉,而这样短暂的时间不利于研究基态极性分子的特性以及实现超冷分子的外场操控,一个可行的方案是利用光学偶极阱对分子的极化作用,在特定空间上形成势阱来实现基态极性分子的俘获,因此首先需要利用光学偶极阱来俘获混合原子,并对其在光学偶极阱的动力学过程进行分析,获得混合原子间的碰撞参数,为下一步偶极俘获分子奠定实验基础。  本文阐述了基于暗磁光阱技术,实现Rb、Cs混合原子的交叉式偶极阱俘获。对比于从普通的磁光阱完成装载的偶极阱,从暗磁光阱中实现的偶极阱可以俘获更多的原子,具有更大的原子装载率以及更长的原子寿命。分析了偶极阱装载过程以及维持过程中原子的动力学过程,获得了原子间的碰撞参数。  本文的主要工作概括如下:  1.搭建了Cs原子的暗磁光阱系统并设计了偶极阱时序,完成了Cs原子的交叉式光学偶极俘获。相较于从普通暗磁光阱中直接完成装载的偶极阱而言,得到了更高的偶极阱装载率、更长的原子寿命。  2.分别利用等密度近似与等体积近似,对偶极阱在装载过程以及维持过程中的原子动力学进行了分析,得到了偶极阱维持过程中原子碰撞与原子温度之间的对应关系,并获得了原子的碰撞参数。进一步,研究了单体碰撞因子及两体碰撞因子与偶极阱势阱深度的关系。  3.基于Rb、Cs原子的暗磁光阱技术,设计混合原子的光学偶极俘获时序,实现了Rb、Cs混合原子的光学偶极俘获。在偶极阱中得到了2×108个Rb原子,3×108个Cs原子。它们的原子数密度分别为3×1011cm-3、6×1011cm-3。Rb原子团的温度约为150μK,Cs原子团的温度约为100μK。  4.实验中,对偶极阱维持过程中Rb、Cs混合原子之间的碰撞动力学进行了研究,得到Rb、Cs混合原子的两体碰撞因子βRbCs约在10-10cm3(atom*s)-1的量级上。为下一步偶极俘获RbCs分子提供了实验基础。
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