山西大学成功实现铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚

山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室张靖教授研究小组于7月7日成功实现了铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).实验结果显示,冷原子云在温度降低到约为500nK时开始发生相变,经过进一步蒸发冷却,最终得到了约为6×104个原子的纯净BEC.目前该小组正将铷原子和费米原子钾40同时装入磁阱中,蒸发冷却铷原子来协同冷却钾原子,最终同时实现玻色气体玻色-爱因斯坦凝聚和费米气体量子简并.     

磁光捕获冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚的研究进展

介绍了磁光捕获冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚的物理特性及相关发展和研究,阐述了如何通过实验得到磁光捕获和玻色-爱因斯坦凝聚,并介绍了相关仪器,详细说明了测量其温度及捕获的原子数量的方法.同时还介绍了插入光和磁场上移等获得玻色-爱因斯坦凝聚的方法及红失谐和蓝失谐光如何捕获冷原子的研究.最后介绍了作者所做的研究:冷原子的快速压缩法和玻色-爱因斯坦凝聚的绝热捷径.     

铯原子双磁光阱中冷原子的输运：从推载到导引

在超高真空环境下实现中性原子的激光冷却与俘获，可以有效地避免背景气体对冷原子的碰撞所造成的影响，已成为玻色-爱因斯坦凝聚、冷原子光学腔量子电动力学、中性原子玻色-费米混合气体等实验研究的出发点。结合气室磁光阱和超高真空磁光阱的所谓双磁光阱，以其真空系统相对简单、参数易于控制、效率高等优点，得到了很大发展。双磁光阱既能在气室磁光阱部分从处于室温的原子背景中快速冷却和俘获原子，然后将其通过一定途径输运到超高真空磁光阱中，又能达到在压力极低的超高真空环境下制备冷原子的目的。     

超冷费米原子气体的超流动性

最近美国MIT的Ketterle W教授和他的同事们对超冷费米原子气体具有超流动性作出了实验论证，他们观察到在锂-6原子气体形成玻色-爱因斯坦凝结时会出现涡流运动，涡流呈现出持久的无摩擦的流动特性．Ketterle研究组用激光束将冷冻的原子固定在各自的位置上，然后再分离出若干激光光束来激发出涡流．通常玻色原子与费米原子在低温下的量子行为是很不相同的．     

用BEC泡测量微力

美国莱斯大学的Satyan Bhongale和罗斯·阿莫斯国家实验室的Eddy Timmermans提出了一种用超冷原子凝聚的BEC (Bose-Einstein condensation,玻色-爱因斯坦凝聚)"气泡"测量极微小力的方法,目前他们已经展开相关实验.实验方案中的"气泡"是由一种超冷原子气作为核心,在外面包上一层另一种超冷原子制成.     

凝聚态理论和材料计算研究进展

文章介绍了中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室的历史渊源和发展现状,重点介绍了该室研究人员自2001年以来在表面与半导体物理、强关联物理、自旋与轨道电子学、冷原子与玻色-爱因斯坦凝聚体、固体物理中的贝里相位效应、低维量子输运与量子信息等方向所做的研究工作.     

稀薄原子气体玻色-爱因斯坦凝聚近期研究进展简介

论述了自1999年涡旋态在稀薄碱金属原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中成功实现以来有关的BEC理论和实验研究的进展及作近期的部分探索，并介绍了相关的基本概念和理论。     

F-P腔内自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的色散研究

计算分析了处于单模Fabry-Pérot腔内的无相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体在引入自旋轨道耦合作用下的色散关系. F-P腔为冷原子系统提供了量子化的光晶格,利用紧束缚近似和平均场近似进行二次量子化,选取合适的腔参数得到单原子缀饰态能级的具体表达式.两束弱的Raman激光和外加磁场作用于玻色-爱因斯坦凝聚体,实现了有效的自旋轨道耦合,提供了一个人工规范势,使玻色-爱因斯坦凝聚体中产生了沿腔轴方向一维的高度可控的狄拉克点.     

量子显自极寒来——冷原子研究漫谈

冷原子体系的量子波动性、宏观量子相干性和人工可调控性,使其成为了一个全新的量子体系,其新颖的量子态和奇异物性的研究是国际上具有前瞻性和挑战性的前沿领域.自1995年实现稀薄气体玻色一爱因斯坦凝聚以来,从单组分、简单相互作用的研究逐渐过渡到多组分、复杂多体效应以及自旋一轨道耦合、非厄米、强关联、无序效应等新物理的研究.文...     

新世纪的第一只燕子--2001年度诺贝尔物理学奖述评

文章介绍了玻色－爱因斯坦凝聚的原理，着重讨论了2001年诺贝尔物理学奖得主：科耐尔（E.A.Cornell)、维曼（C.E.Wiemian)和凯特利（W.Ketterle)在世界上首次产生铷原子和钠原子的玻色－爱因斯坦凝聚的贡献，以及最近他们在玻色－爱因斯坦凝聚物理的研究和实现原子激射的诸多进展。并对玻色－爱因斯坦凝聚物理的发展与技术上的应用进行初步展望。     

玻色气体的磁性

物质磁性一直是凝聚态物理研究的重要课题.以往对磁性的探索主要是以费米子(局域或巡游的电子)为研究对象.由于传统的玻色系统液氦没有自旋,不表现磁性,玻色系统的磁性很少被关注.碱金属原子气体玻色-爱因斯坦凝聚的实现,在开辟了冷原子物理研究领域的同时,也打开了研究玻色系统磁性的大门.这是因为碱金属原子通常具有超精细结构,是旋量玻色气体,能够展示磁性.文章通过对比费米气体的相关结果,介绍了旋量玻色气体磁性的研究概况和最新进展,特别是铁磁性玻色气体的磁性相变以及在低温下铁磁性凝聚体的动力学特征.     

集成原子光学:原子芯片

原子光学是当前研究得比较热的学科，由于原子激光冷却技术和纳米技术的成熟，原子光学朝着微型化和集成化的方向发展．文章主要介绍了当前集成原子光学的一个焦点——原子芯片及其最新实验进展：包括不同形式的原子导引方式，当前原子芯片的实验工作，原子芯片在玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)研究中的应用，以及原子芯片在其他方面的应用前景．     

实验室中一个膨胀的宇宙

正玻色—爱因斯坦凝聚体的快速膨胀可以模拟宇宙的膨胀。冷原子可以用来模拟多种物理系统,这些系统难以从实验角度加以研究,例如:超固体、超导体或黑洞。现在,马里兰大学帕克学院的Gretchen Campbell和同事们已经表明,玻色—爱因斯坦凝聚体(BEC)的快速膨胀显示了几个特征,让人想起了表征膨胀宇宙的     

光场-原子BEC相互作用系统的量子相关性质

运用全量子理论,在Bogoliubov近似下研究了光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统的量子相关性质,结果表明:光场和原子玻色-爱因斯坦凝聚体在相互作用过程中,其量子相关性质保持不变.     

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展

实现玻色-爱因斯坦凝聚的原子大多具备内部自旋自由度,在光势阱下原子内部自旋被解冻,从而使原子可以凝聚到各个超精细量子态上,形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量,可以使体系出现新奇的拓扑量子态,如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究,旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类,以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.     

V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩光场相互作用系统中光场的量子相关性质

研究了V型三能级原子的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)与双模压缩态光场相互作用系统中光场的量子相关特性。结果表明：双模压缩态光场在与原子玻色-爱因斯坦相互作用过程中，其量子相关性质保持不变，完全决定于初始光场。     

虚光场对双模SU(1,1)相干态光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中量子纠缠的影响

在双模SU(1,1)相干态光场和原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 在非旋波近似下, 分别利用量子约化熵和量子相对熵, 研究了双模SU(1,1)相干态光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体间的量子纠缠和双模光场的模间纠缠, 讨论了虚光场、原子-场的耦合常数和光场参数对场-凝聚体原子纠缠和光场模间纠缠的影响.     

微重力环境下冷原子物理及其应用

文章介绍了国际上微重力环境下冷原子物理及其应用的研究工作：空间原子钟、原子干涉仪、超冷原子物理和建议中的广义相对论的探索。文中简要介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在微重力环境下所进行的空间原子钟、玻色-爱因斯坦凝聚和原子芯片等研究工作。     

玻色-爱因斯坦凝聚体中非线性相互作用对量子共振棘流的影响

研究了玻色-爱因斯坦凝聚体中非线性相互作用对量子共振棘流的影响．满足量子共振条件的周期驱动使得波包在动量空间出现弹道扩散,当波包扩散具有特定方向时,系统就出现定向的动量流．弱非线性相互作用下的冷原子分成两簇,它们分别受到方向相反的稳定周期驱动力,以各自恒定的加速度沿相反方向运动．波包在动量空间的扩散表现为两个稳定的沿相反方向运动的峰．非线性相互作用的增强使得正方向运动的冷原子减少,负方向运动的冷原子增加,从而系统的动量流减弱甚至反转．当非线性相互作用足够强时,动量空间中的波包只有一个稳定的峰,且峰值对应的动量不随时间变化．此时冷原子受的周期驱动力为零,定向的动量流消失．     

两耦合玻色-爱因斯坦凝聚体间的量子相干振荡

理论上考察了两耦合玻色-爱因斯坦凝聚体间的相干原子振荡,我们用时空不能完全分离的波函数去描述囚禁在双磁阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体,根据托马斯-费米近似,得到两凝聚体的相位差和布局数随时间的演化方程,应用数值计算的方法,考察了相干原子遂穿和宏观量子自囚禁效应.这些研究结果和采用双模时空分离波函数近似法得到的结果进行了比较.