超冷原子物理学与原子光学(续完)

3　原子光学激光冷却中性原子技术的发展成熟 ,不只是促进超冷原子物理学这个新的研究领域产生和发展起来 ,还同时推动了另一个新的研究领域———原子光学的形成和进步 .原子光学是原子物理学与光物理学的交叉新领域 .在这个新领域中 ,人们类似光物理中处理光 (光子 )那样来处理原子 .从物质粒子与光子在波粒二象性方面的对称地位 ,很容易理解出现相应的物质粒子光学的必然性 .实际上 ,电子光学已经存在了相当一段时间了 (由于发展电子显微镜技术 ) ,类似的研究还有离子光学 ,中子光学等 .上述意义下的原子光学研究 ,最早应该追溯到 1 92 9…     

磁光阱中冷原子的实验特性

冷原子的获得对于原子物理的研究具有重要的意义,文章综述了激光冷却与囚禁原子技术发展以来对磁光阱中中性冷原子特性的研究进展,包括冷原子对光子的吸收与散射,冷原子之间的吸引与排斥导致的超冷碰撞与长程分子状态,朱子的非线性特性等。     

激光冷却及其在科学技术中的应用

这篇文章回顾了近20以来激光冷却原子气体的发展历史，同时概述了激光冷却的各种物理机制，还介绍了超冷原子物理在量子物理学和高科技应用中所取得的重要成就，包括气体原子的玻色-爱因斯坦凝聚、原子钟和原子干涉仪。     

激光冷却及其在科学技术中的应用

这篇文章回顾了近20以来激光冷却原子气体的发展历史,同时概述了激光冷却的各种物理机制,还介绍了超冷原子物理在量子物理学和高科技应用中所取得的重要成就,包括气体原子的玻色-爱因斯坦凝聚、原子钟和原子干涉仪。     

原子冷却技术的发展

新的物理现象的发现往往得益于新实验技术的发明,制冷技术的进步推动了包括凝聚态物理学和原子物理学等现代科学多个领域的重要发现,并促进了超导强磁铁、冷冻电镜等需要极低温度条件的新技术的发展.近年来,随着激光冷却技术的发明和不断发展,人们得以在极端低温下开展统计力学和量子力学相关的实验研究,迄今,人们已经实现了玻色-爱因斯坦凝聚态这种新奇的物态,并掌握了在单原子尺度开展量子调控研究的能力.同时,由于描述量子多体系统的希尔伯特空间的维度随系统粒子数呈指数增长,即便使用经典超级计算机处理此类问题也仍面临巨大困难,这使得基于超冷原子、离子、超导等体系的量子模拟研究成为热点.人们通过前所未有的调控能力制造人工量子系统,再直接调控并观测其量子相变过程,这为研究强关联量子系统提供了一条崭新的途径.在获得极限低温的道路上,基于热力学定律的传统制冷技术能够达到的温度极限在mK量级,但激光冷却技术却另辟蹊径,巧妙地运用光与原子的相互作用,将原子的温度降低到nK量级,这大大推动了基于超冷原子的量子模拟研究的发展.尽管激光冷却技术获得的超冷原子的温度是传统制冷技术远不能及的,但由于中性原子间相互作用强度很弱,转换成温度一般在nK级别,这意味着要观测超冷原子强关联体系中的量子多体行为,就需要进一步降低原子体系温度以减小热涨落带来的影响,这也是当前超冷原子量子模拟研究中最关键的问题之一.在本文中,我们对原子冷却技术的发展进行了回顾,总结了20世纪70年代至今超冷原子技术的突破性进展,并从调控体系的熵的角度分析并展望了超冷原子低温技术未来发展方向.     

超冷原子物理学与原子光学

最近十多年来 ,一个新的领域———超冷原子物理学蓬勃地发展起来 .所谓“超冷” ,是指原子作为整体的平动速度极低 ,对应温度低于1ｍＫ( 1 0 -3Ｋ) .如此低温度下的原子体系 ,体现若干新的现象 ,遵从新的物理规律 .其中特别有意义的是原子气体玻色 爱因斯坦凝聚(ＢＥＣ)现象 ,2 0 0 1年的诺贝尔物理学奖就是授予在ＢＥＣ实验实现和性质研究方面做出重要贡献的Ｅ .Ａ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ和Ｃ .Ｅ .Ｗｉｅｍａｎ三位物理学家的 .超冷原子体系技术上能实现 ,有赖于发展于 2 0世纪 80年代的激光冷却和捕陷中性原子的方法 .鉴…     

产生超冷多原子分子气

激光冷却和捕获原子,曾经是获得过诺贝尔物理学奖的研究项目。与这项研究相关的技术进步导致了一批革命性的新应用,其中包括原子钟、量子信息处理和凝聚态系统的模拟等。这里要讨论的不是原子气的冷却,而是对多原子分子气所实施的冷却(冷却到1 mK或以下)。一般认为,超冷分子气的应用范围并不亚于超冷原子气。最近,Zeppenfeld等在Nature上撰文,报告了他们在产生超冷多原子分子气方面取得的成功以及实验方法方面取得的有效进展。他们的工作还同时大大拓宽了可以实施冷却的分子气样品名单。     

超冷单原子分子阵列

用光镊形成光阱囚禁单个原子、用激光将单个原子冷却到基态形成超冷原子、将超冷原子相干合成单个超冷分子、将单原子分子重排串成丰富多样的超冷单原子分子阵列,这就构成了精密相干可控的多粒子量子系统,为多种前沿科学研究与技术发展提供难得的量子平台.文章介绍近年来在单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子一分子耦合态相干控制...     

《物理与工程》2002年总目录

文章题目作者　期号　文章题目作者　期号院士论坛核能和物理学黄祖洽 (2 )……………………………………特约稿件超冷原子物理学与原子光学李师群 (1)……………………超冷原子物理学与原子光学 (续 )李师群 (2 )………………超冷原子物理学与原子光学 (续完 )李师群 (3)……………双语教学与大学物理多媒体光盘应用的结合恽　瑛　孙荣玲　朱延技　张炳华 (5 )…………………………………场源基本微元的对称性与场的性质李　复 (6 )……………密集波分复用 (ＤＷＤＭ)、光学交叉互连 (ＯＸＣ)和全光通讯网络 (ＡＯＮ)宋菲君Ｓ .Ｊｕｔａｍ…     

激光冷却气体原子研究的起步阶段

文章记述了开展激光冷却气体原子研究的起步阶段,描述了推动文章作者从原子钟研究走向激光冷却气体原子研究的动力.在研究初期阶段,文章作者着重思考了激光冷却气体原子物理机制,如:积分球红移漫反射激光冷却气体原子的设想和利用光频移效应(交流斯塔克效应)激光冷却气体原子的物理思想.文章还描述了作者所在实验室用于激光冷却原子研究的原子束实验装置,并展示了几个物理实验结果.最后,文章还总结了经验和教训,深感起步艰辛和今日可贵,期盼光辉的未来.     

腔内单原子光学研究的实验进展及其应用

文章综述了腔内单原子光学的实验研究及其最新进展，主要介绍了腔内单原子的激光冷却与囚禁的最新实验结果及其在单光子源、单原子激光和量子信息处理等研究中的应用．     

激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.     

激光冷却与捕陷原子的方法——1997年诺贝尔物理奖介绍

介绍了１９９７年诺贝尔物理奖的获奖工作———激光冷却与捕陷原子的方法，其中主要有光学粘团、亚多普勒冷却、亚反冲冷却、激光原子阱等．叙述了它们的物理原理、重要意义及其应用．     

Radiation forces on a three-level atom in the high-order Bessel beams

The general expressions of the average dissipative and dipole forces acting on a A-configuration three-level atom in an arbitrary light field are derived by means of the optical Bloch equations based on the atomic density matrix elements, and the general properties of the average dissipative and dipole forces on a three-level atom in the linearly-polarized high-order Bessel beams （HBBs） are analysed. We find a resonant property （with two resonant peaks） of the dissipative force and a non-resonant property （with two pairs of non-resonant peaks） of the dipole force on the three-level atom, which are completely different from those on the two-level atom. Meanwhile we find a saturation effect of the average dissipative force in the HBB, which comes from the saturation of the upper-level population. Our study shows that the general expressions of the average dissipative and dipole forces on the three-level atom will be simplified to those of the two-level atom under the approximation of large detuning. Finally, we study the axial and azimuthal Doppler cooling of atoms in ID optical molasses composed of two counter-propagating HBBs and discuss the azimuthal influence of the HBB on the Doppler cooling limit. We also find that the Doppler limit of atoms in the molasses HBB is slightly below the conventional Doppler limit of hГ/（2kB） due to the orbital angular momentum lh of the HBB.     

TEM01模式激光对两能级原子的作用力研究

推导了两能级原子在稳态和小速度一阶微扰近似下的受力矢量方程，并分析表明ＴＥＭ０１模光场以原子的作用力中存在旋涡力，对在大正失谐δ〉〉Ω０〉〉Г和ｚ〈〈ｚ０＝ｋｗ＾２／λ条件下的ＴＥＭ０１模行波和驻波场中原子的受力进行了分析，对行波场，自发辐射对原子运动的影响很大，但在ｒ〈〈λ区域内原子受到横向囚禁力；对驻波场，自发辐射的影响可以忽略，考虑在ｚ方向波长范围内原子的平均受力得到的结论为：在横向，除了有     

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．     

High-order harmonic generation spectrum of an excited one-dimensional Coulomb atom in an intense laser field

Response of the wave packet of a one-dimensional Coulomb atom to an intense laser field is calculated using the symmetrized split operator fast Fourier method. The high-order harmonic generation (HHG) of the initial state separately being the ground and excited states is presented. When the hardness parameter \alpha in the soft Coulomb potential V(x)=-1/\sqrt{x^2+\alpha} is chosen to be small enough, the so-called hard Coulomb potential V(x)=-1/|x| can be obtained. It is well known that the hard one-dimensional Coulomb atom has an unstable ground state with an energy eigenvalue of $\sim0.5$ and it has no states corresponding to physical states in the true atoms, and has the first and second excited states being degenerate. The parity effects on the HHG can be seen from the first and second excited states of the hard one-dimensional Coulomb atom. The HHG spectra of the excited states from both the soft and hard Coulomb atom models are shown to have more complex structures and to be much stronger than the corresponding HHG spectrum of the ground state of the soft Coulomb model with $\alpha=2$ in the same laser field. Laser-induced non-resonant one-photon emission is also observed.     

Magneto optical trap for neutral mercury atoms

Due to its low sensitivity to blackbody radiation, neutral mercury is a good candidate for the most accurate optical lattice clock. Here we report the observation of cold mercury atoms in a magneto-optical trap (MOT). Because of the high vapor pressure at room temperature, the mercury source and the cold pump were cooled down to 40℃ and 70 ℃, respectively, to keep the science chamber in an ultra-high vacuum of 6×10 9 Pa. Limited by the power of the UV cooling laser, the one beam folded MOT configuration was adopted, and 1.5×10 5 Hg-202 atoms were observed by fluorescence detection.     

原子的玻色-爱因斯坦凝聚

综述了玻色－－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ）实验研究工作的进展，介绍了玻色－爱因斯坦凝集的概念、形成条件和相关的实验技术，叙述了玻色－爱因斯坦凝集体（ＢＥＣ）和物理性质，展望了发展前景。     

光致原子解吸附对冷原子磁光阱装载的动力学研究

在获得光致原子解吸附(light-induced atom desorption,LIAD)效应的基础上,从理论和实验方面分析了LIAD对铯原子磁光阱装载的动力学过程的影响,特别是背景原子对磁光阱的影响.通过实验获得了不同光强和照射时间下关闭解吸附光后磁光阱中铯原子的衰减过程,理论模型定量地描述了背景铯原子造成压强的变化及其对最终平衡态下真空度的影响.该研究对中性原子的长时间俘获,有效控制磁光阱中原子的装载过程具有重要意义. 关键词： 光致原子解吸附 磁光阱 激光冷却与俘获