激光冷却和捕陷气体原子或分子

本文综述了激光冷却和捕陷气体原子和分子的新技术.这项技术是激光应用的一个新的重要发展方向.它将为光谱学、原子频标和原子物理学的研究工作提供一个有效工具.估计会在其他研究领域也将有广泛应用.     

一种新型的钠原子磁光陷阶（MOT）

一种新型的钠原子磁光陷阶（ＭＯＴ）磁光陷阱是冷却和捕获超冷原子的主要方法，目前国际上不少实验室中均已获得超冷原子气体。磁光陷阱的工作原理是在超高真空（１０７Ｐａ）钠原子吸收池中，用六束激光（上、下、左、右、前、后）交汇于吸收池中心。同时在吸收池上装有...     

激光冷却与囚禁原子研究获重大突破

经过北京大学王义道、杨乐海等教授的艰苦努力,中国激光冷却与国禁原子研究获重大突破．他们在国内首次实现了磁光防,得到了绝冷原子,性能达到国际水平,并观察到了一些冷原子团的特异现象;在国内首次实现了原子的光学粘团,获得了销的超冷原子团,并用飞行时间法测得自由下落的超冷原子团最低温度为则减．激光冷却与国禁原子是近十几年来发展起来的一种新的物理方法,它可使气体原子冷却到几乎静止不动,从而可对原子进行非常精密的观察测量;这种原子状态可能做成特别精确的、达到上千万年不差一秒的原子钟,这对今后的科学测量以及通…     

激光冷却钠原子的陷获

冷却和陷获原子与离子的能力具有惊人的魅力。在光谱学中，究竟该有怎样一种更为“洁净”的研究带正电粒子和原子的环境，而其洁净度较空间陷获的近静态系统更高，陷获时间从几秒到几个月。     

超冷原子系统中的Wannier－Stark阶梯和Landau－Zener隧穿现象

超冷原子系统中的Ｗａｎｎｉｅｒ－Ｓｔａｒｋ阶梯和Ｌａｎｄａｕ－Ｚｅｎｅｒ隧穿现象赵宪庚（中国科学院理论物理研究所北京１０００８０）用激光冷却和囚禁原子使之达到超冷气体状态为研究固体物理中的量子相干现象开辟了一条新的途径。在这种系统中，由于被囚禁原子的...     

冷原子束或超冷原子束的产生及其应用

综述了冷原子束或超冷原子束产生的基本原理、方法和实验结果及其最新进展.重点介绍了建立在激光冷却(多普勒、亚多普勒和亚反冲冷却机制)和磁光阱技术基础上的冷原子束或超冷原子束产生方案,并简单介绍了冷原子束或超冷原子束在基础物理问题研究和原子光学等领域中的应用.     

光学晶格

１　引言　　原子物理学家已用传统方法研究了少量原子、分子的特性和它们的相互作用。凝聚态物理学家则对大量原子和分子的行为发生兴趣。然而,近几年来,这两方面物理学家的兴趣开始汇合。例如,簇团已沟通了少量原子和固体之间的空缺,情况很像玻色－爱因斯坦凝聚。凝聚是种几百万个原子压缩到同一量子态的物质新形态。很多有助于使玻色－爱因斯坦凝聚成为可能的激光冷却技术和陷获技术也用来开发另一种形态即“光学晶格”中发现的新物质态内的原子和体特性间的相互关系。人们可能会通过把光学势设想成鸡蛋箱、把陷获的原子设想成鸡蛋而…     

原子磁导引

８０年代中期以来,激光冷却和捕陷中性原子技术的长足进步,使得制备极低温度的原子气体成为可能,一门新兴的学科分支一冷原子物理学迅速崛起．一般将温度Ｔ＜１ｍＫ的原子称为冷原子（ｃｏｌｄ　ａｔｏｍ）;将Ｔ＜１～１０ｕＫ的原子称为超冷原于（ｕｌｔｒａｃｏｌｄ　ａｔｏｍ）．在这样低的温度下,原子的质心运动速度已很低,对应的ｄｅ　Ｂｒｏｇｌｉｅ波长（　ｄｅ）已很长,因此原子体系具有很多新的物理性质,出现许多新的物理现象．例如,原子光学（一个原于物理和光物理交叉的新领域,在这个领域中,人们类似光物理中处理光（…     

德克萨斯大学制造分子聚合物

德克萨斯大学的一个研究组，已创造一种玻色-爱因斯坦的铷分子聚合物。理论家已预测聚合物可能展示的现象，如分子孤子和像液体一样的性质，并可能导致制出分子激光器，类似相干原子激光器。 物理学家用激光冷却在磁阱中的87Rb原子聚合物到130 nK以下。双色拉曼光子组合在弱束缚振动态生成原子对，振动频率约636 MHz，低于自由原子的振动频率。     

空间站冷原子柜超高真空腔内射频天线的研制

射频蒸发冷却作为获取超冷原子简并量子气体的手段之一，对玻色-费米协同冷却的实现至关重要。为了在空间站上实现超冷量子简并气体，设计了一种特殊的射频天线。该天线被置于一个冷原子实验用真空腔内，与腔上集成的冷却、探测、光阱、磁阱、光晶格、Feshbach磁场等装置一同组成了通用型超冷原子物理实验系统，该实验系统满足载人航天工程在尺寸、重量、功耗、可靠性和电磁兼容性等方面的严格要求。利用有限元仿真方法对天线进行设计和评估，并在地面实验平台上对其各项性能指标进行测试和实验验证。结果表明，本设计除了能够降低90%的射频功率需求外，还能维持科学腔的超高真空水平，并具备良好的电磁兼容性，符合载人航天工程的要求。     

相变温度以上超冷玻色气体的一阶空间相干性

利用一维光学驻波场产生的相位光栅对静磁阱中相变温度以上超冷原子气体的一阶相干性质进行研究。在理论上首先计算了热原子的干涉图样,然后在实验上获得了相变温度以上超冷原子气体的干涉图样；通过对理论上和实验上原子气体的干涉图样的对比度进行比较发现：当温度非常接近相变温度的时候，原子气体的相干性明显好于热原子的相干性；随着温度的升高，原子气体的相干性逐渐减弱，最终与热原子的相干性完全相同。     

用激光冷却得到费米简并

5年前,EricA.Cornell和CarlE.Wieman在实验天体物理学联合研究所得到玻色-爱因斯坦凝聚,把玻色子冷却至几乎绝对零度。现在,该室的另外两名研究人员用相似的办法冷却了费米子。DeborahS.Jim和BrlanDehareo在激光冷却和磁阱实验中把40K的费米子气体冷却至低于300nK。经证明,费米子比类似的玻色子更难得到这种寒冷的量子态。为得到玻色-爱因斯坦凝聚,他们用激光光束来俘获原子。这些原子陷入磁场,因蒸发冷却进一步降温。当高能原子离开陷阱时,剩余原子的能量由于碰撞而重新分配,导致冷却。要得到费米简并更加困难,因为同样状态下的费米…     

化学氧碘激光将有工业应用

化学氧碘激光是美国空军机载激光的基础,不久可转入民用,例如用来拆除核电站、建造和修理船只,甚至开钻油井。这项技术在20世纪70年代首次演示,包括将氢氧化钾、液态过氧化氢和氯气这些化学剂混合产生激发态氧。使用会聚/发散喷嘴和缓冲气体将此混合气流加速到超音速,产生一系列化学反应使碘原子发出激光。伊利诺斯大学和宇航公司的研究人员已组装一台2kW化学氧碘激光器,可产生1.3μm激光,它的喷嘴专为缓冲气设计。军方过去一直使用昂贵而不可再生的氦气作缓冲气体。这项研究由伊利诺斯大学的DavidCarroll领导,他认为这种改造可在某些商业…     

一种研究Rydberg原子的新方法:非简并四波混频方法

众所周知,非简并回波混频可被用于高分辨率激光光谱学,以研究原子或分子能级结构和弛豫过程．我们曾用时间延迟Ｒａｍａｎ增强非简并四波混频光谱学方法测量振动的失相时间,尤其是将双频非简并四波混频方法用于超快调制光谱学,等等．Ｒｙｄｂｅｒｇ原子是原子物理学中的重要研究领域．在本论文中,我们首次将非简并四波混频方法推广到Ｒｙｄｂｅｒｇ态系列的研究．这种方法的主要特点是：它是非线性光学方法,信号为相干光,探测灵敏度高． 虽然人们对钠原子Ｒｙｄｂｅｒｇ态系列已进行了许多研究,但用非简并四波混频方法来研究用原子…     

磁光阱中铯冷原子碰撞损失率系数的测量

利用磁光阱(MOT)技术获得了铯冷原子。通过观测磁光阱在装载过程中冷原子云荧光强度的变化,测量了不同俘获光功率下铯冷原子的碰撞损失率系数。在单个阱中完成了对碰撞损失率系数的测量。同时研究发现铯冷原子的碰撞损失率系数依赖于俘获光功率并随其增加而增大,该实验结果与Gallagher-Pritchard理论模型给出的结果一致,验证了辐射逃逸和精细结构交换碰撞是造成磁光阱中原子损失的主要原因,对于进一步提高磁光阱的俘获效率有重要意义。     

用激光脉冲“冻结”分子内的能流

伊利诺斯大学的科学家可能已发现一种利用激光脉冲控制化学反应的方法。这个研究小组发展的技术称为静态相干控制,它是利用量子干涉来操纵多原子分子内的量子干涉。目标是通过“冻结”分子内能量的再分配而用激光脉冲控制化学反应率。过去,研究人员已研究了用超快激光脉冲...     

Ba蒸气受激喇曼散射中的碰撞加宽效应

研究了缓冲气体分子所引起的Ba原子喇曼能级的碰撞加宽对于XeCl激光光泵Ba蒸气的喇曼增益系数及喇曼能量转换效率的影响。     

玻色-爱因斯坦凝聚的量子操控

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是当前原子分子物理的一个国际前沿课题。自从1995年在激光冷却的基础上实现玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）以后,全世界已有几十个研究小组成功地获得了BEC,并取得了一批引人注目的成果。研究玻色凝聚体的动量操控是超冷量子气体研究的重要研究方向,北京大学研究小组于2004年在实验上获得铷原子玻色凝聚以来,在玻色凝聚体的超辐射散射方面作了一系列研究工作,本文主要介绍该研究组近五年来利用超辐射散射在铷原子玻色凝聚动量操控方面的研究工作。     

抽运光频率对全光Cs原子磁力仪灵敏度的影响

全光铯(Cs)原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测装置,核心器件Cs原子气室中通常充入适量的缓冲气体避免被极化原子扩散至器壁引起壁碰撞弛豫,同时缓冲气体压强值将影响抽运光的工作频率。介绍了全光Cs原子磁力仪的工作原理,分析了Cs原子气室中充入1.333×104Pa He缓冲气体时,抽运光工作频率对原子磁力仪灵敏度的影响,并采用速率方程计算了不同抽运光频率下的原子极化率。当抽运光频率锁定在Cs原子D1线F=3→F′=4共振线,检测光频率锁定在Cs原子D2线F=4→F′=5共振线时,原子磁力仪可达到最佳灵敏度。     

研究人员探测分子振动

威斯康星·麦迪逊大学的研究人员已发现如果个好的激光束是一个研究工具 ,两个光束会更好。一起工作的二台红外激光器能探测以前难以探测的分子振动态之间的关系。结果可以更清楚了解分子之间和分子内部的相互作用。化学教授 J.C.Wright和博士后 W.Zhao研发了该技术 ,Wright指出该方法能克服分子光谱学长期存在的困难。他说 :“它的优点是能消除光谱拥挤 ,并且在复合材料中有选择地增强特殊分量。这些难题曾是过去振动光谱学的致命弱点。”在这个叫做双重振动增强四波混合的技术中 ,二不同频率的红外激光束被聚焦在样品上。探测到的光波…