超冷费米原子气——40K

1995年 ,在美国科罗拉多州“实验室天体物理联合研究所”(简称ＪＩＬＡ)的科学家 ,对87Ｒｂ原子气 ,首次实现了玻色 -爱因斯坦凝聚 (ＢＥＣ)之后 ,ＢＥＣ实验又陆续在7Ｌｉ、2 3Ｎａ和1Ｈ等系统中获得成功 .在ＢＥＣ凝聚体中 ,超冷原子被锁定到单一量子态 ,从而使量子力学法则在宏观世界中得到了展示 .然而 ,上述进展仅仅是量子凝聚故事的一半 .如所周知 ,中性碱金属原子还有另外一半 ,即费米原子———6 Ｌｉ和4 0 Ｋ等 .它们在极低温条件下的行为将会怎样呢 ?最近 ,同是来自美国科罗拉多ＪＩＬＡ的物理学家Ｄ .Ｓ .Ｊｉｎ和她的研究生Ｂ .…     

诺贝尔奖得主的新贡献

20 0 1年度的诺贝尔物理奖被授予在原子气玻色 -爱因斯坦凝聚 (ＢＥＣ)领域作出贡献的三位科学家 :ＥｒｉｃＡ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,ＷｏｌｆｇａｎｇＫｅｔｔｅｒｌｅ和ＣａｒｌＥ .Ｗｉｅ ｍａｎ .1995年 ,他们先后在87Ｒｂ蒸气和2 3 Ｎａ蒸气系统中实现了ＢＥＣ .今天 ,全世界已有 30多个研究小组开展了这一领域的实验研究 ,发表了 2 5 0 0 0多篇科学论文 .研究者们认为 ,通过实现ＢＥＣ可以提高原子钟的精度 ,并使卫星导航系统的定位精度提高到10ｃｍ左右 .此外 ,这项研究也与凝聚态物理的超导涡旋、超流涡旋密切相关 ,与宇宙中天体之间以及…     

玻色-爱因斯坦凝聚的实现及应用

 玻色－爱因斯坦凝聚（Ｂｏｓｅ－ＥｉｎｓｅｉｎＣｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ,简称ＢＥＣ）是爱因斯坦于１９２５年预言的奇特的凝聚现象．７０年过去了,人们一直在寻找可能的ＢＥＣ候选者．近２０年来,随着碱金属原子的激光冷却和囚禁技术取得的巨大进展,高密度大数目产生超冷原子气体已成为可能,在此基础上,１９９５年,３个美国研究小组相继实验实现了碱金属原子气体ＢＥＣ,震惊了整个物理学界．ＢＥＣ是物理学家长期梦寐以求观察的物理现象,它的实现带来了广阔的应用前景．本文将对产生ＢＥＣ的物理条件,实验技术和研究历史作详细介绍,并简述ＢＥＣ研究的近期发展和重要应用──原子激光器．     

诺贝尔奖得主的新贡献

20 0 1年度的诺贝尔物理奖被授予在原子气玻色 -爱因斯坦凝聚 (ＢＥＣ)领域作出贡献的三位美国科学家 :ＥｒｉｃＡ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,ＷｏｌｆｇａｎｇＫｅｔｔｅｒｌｅ和ＣａｒｌＥ .Ｗｉｅｍａｎ .1995年 ,他们先后在87Ｒｂ蒸气和2 3 Ｎａ蒸气系统中实现了ＢＥＣ .今天 ,全世界已有 30多个研究小组开展了这一领域的实验研究 ,发表了 2 5 0 0 0多篇科学论文 .研究者们认为 ,通过实现ＢＥＣ可以提高原子钟的精度 ,并使卫星导航系统的定位精度提高到 10ｃｍ左右 .此外 ,这项研究也与凝聚态物理的超导涡旋、密切相关 ,与宇宙中天体之间以及天体…     

超冷原子物理学与原子光学(续)

2 .2　超冷原子气体的玻色—爱因斯坦凝聚(ＢＥＣ)玻色—爱因斯坦凝聚是一种相变 ,其特点是宏观数量的粒子处于同一量子态 .有关这一物理现象的较详细的讨论 ,读者可参阅笔者有关的评述文章[16 ] .(1 )ＢＥＣ的提出和有关研究的历史发展1 92 4年印度的物理学家Ｓ .Ｎ .玻色在其论文“普朗克定律和光量子假说”中提出了一种新的统计方法 ,他将论文寄给了爱因斯坦 .爱因斯坦认识到该论文的重要意义 ,将其从英文译成德文并加上评注后寄给《物理学期刊》发表[17] .爱因斯坦接着在同年及次年初接连发表了二篇文章[18] (“单原子理想气体的量子理…     

让相干原子束更像激光

激光具有极佳的准直性以及随之而产生的无与伦比的聚焦性能．激光的应用遍及当今世界从高技术武器到摇滚音乐会场的各个领域．１９９５年,碱金属原子的玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ）实验获得成功．之后不久,理论物理学家就作出了预言,从超冷的ＢＥＣ中可以发射像激光一样的相干原子束．１９９７年,麻省理工学院的Ｋｅｔｔｅｒｌｅ小组令相干原子流从捕获的ＢＥＣ中“滴出”,获得了物质波激射的雏形．随后,德国马普量子光学所（慕尼黑）的ＴｈｅｏｄｏｒｅＨ¨ａｎｓｃｈ小组和美国耶鲁大学的ＢＰＡｎｄｅｒｓｏｎ等也分别做出了有…     

锶原子多普勒冷却温度的测量

在实现基于碱土金属锶原子(5s2)1S0→(5s5p)1P1的多普勒冷却实验基础上,分别采用短程飞行时间法和原子吸收膨胀法,测量了锶原子同位素88Sr(玻色子)冷原子团温度约为9 mK,87Sr(费米子)冷原子团的温度在2 mK左右,并结合多普勒冷却极限温度理论对实验结果进行了分析.为下一步1S0→3P1的窄线宽冷却提供了良好的基础.     

2001年的诺贝尔物理奖

20 0 1年的诺贝尔物理奖颁发给了ＮＩＳＴ ＪＩＬＡ的Ｅ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,ＭＩＴ的Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ和Ｃｏｌｏｒａｄａ ＪＩＬＡ的Ｃ .Ｗｉｅｍａｎ三位科学家 ,以表彰他们在玻色 -爱因斯坦凝聚方面的基础研究 .其中Ｅ .Ｃｏｒｎｅｌｌ和Ｃ .Ｗｉｅｍａｎ是首先考虑并实现在中性原子上的玻色 -爱因斯坦凝聚 (工作发表在Ｓｃｉｅｎｃｅ ,14Ｊｕｌｙ ,1995 ) ,随后Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ迅速做出了更大的玻色 -爱因斯坦凝聚 ,并扩展了对玻色 -爱因斯坦凝聚性质的研究 (工作发表于ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ ,2 7Ｎｏｖｅ…     

B工厂探测器和CP破坏

1 .什么是Ｂ工厂Ｂ工厂也称Ｂ介子工厂 ,是指像“工厂”一样生产巨量的Ｂ介子 (带ｂ夸克的介子 )的加速器和探测器装置的总称。其亮度达 10 3 3 ｃｍ-2 ｓ-1—10 3 4ｃｍ-2 ｓ-1,比常规加速器约高出 10 0倍。Ｂ工厂通常是指现在运行的 4台加速器和探测器 ,即ＣＥＳＲ ＣＬＥＯ3(美国 ,Ｃｏｒｎｅｌｌ) ,ＨＥＲＡ Ｈｅｒａ -Ｂ (德国 ,ＤＥＳＹ ) ,ＫＥＫＢ -Ｂｅｌｌｅ (日本 )以及ＰＥＰⅡ -ＢａＢａｒ(美国 )。2 .为什么要建造Ｂ工厂物理学认为 ,宇宙开始时 ,正反粒子的分布是对称的。但是现实世界是物质的 ,而不存在反物质世界。这种结局…     

原子激光器研究的最新结果

１９９５年,在捕获原子的稀薄气体中玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ）的实现,表明宏观数量的玻色粒子处在了单一的量子能态,宏观气体可以用单个波函数来描述．和激光腔中单一模式对光子的储存相类似,ＢＥＣ可看作被宏观布居的样品原子所占有的量子态．在激光中,用部分反射镜将相干光子束耦合出激光腔形成了激光,对应地,美国ＭＩＴ小组在１９９７年用射频耦合方式将原子从ＢＥＣ中输出,实现了原子激光器．这种激光器输出的是空间分布呈月牙形的原子脉冲,并且,在两团ＢＥＣ原子下落的相互重叠区用吸收成像法清楚地观测到了高反衬度的干…