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…     

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…     

超冷铷铯极性分子振转光谱的实验研究

利用激光冷却俘获技术在双暗磁光阱中获得高密度的超冷铷原子和铯原子,通过光缔合方法制备超冷铷铯极性分子.采用共振增强双光子电离技术探测基三重态a³∑⁺的铷铯分子,产率约为10⁴/s.通过改变缔合光频率,获得（2）0⁺,（3）0^-,（2）0^-等分子态的高分辨振转光谱,拟合得到相应的转动常数分别为0.00349 cm^-1,0.00649 cm^-1,0.00372 cm^-1.     

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．     

采用消逝波干涉的二维表面微光阱阵列

提出了一种采用两套超大红失谐消逝波干涉和一束蓝失谐消逝波光场来实现原子二维表面微光阱阵列和原子有效强度梯度冷却的新方案,得到了二维表面微光阱阵列的光强分布和光学势分布.研究发现,二维表面微光阱阵列中微光阱的光学势能够有效地囚禁从标准磁光阱中释放的冷原子,并且被囚禁的冷原子能在蓝失谐消逝波光场的作用下产生有效的强度梯度Sisyphus冷却,对⁸⁷Rb原子而言,原子温度能被冷却到2.56μK.该方案在冷原子物理、原子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 消逝波干涉 微光阱阵列 原子囚禁 强度梯度冷却     

实现玻色-费米混合气体量子简并的四极Ioffe组合磁阱设计

四极Ioffe组合磁阱(QUIC磁阱)是由一对四极线圈和一个Ioffe线圈组合构成的一种Ioffe-Pritchard磁阱,它已广泛应用在囚禁中性原子和实现蒸发冷却原子的实验中.设计了两种不同结构的四极线圈和Ioffe线圈,并对其进行了相应的数值模拟和测试.通过比较获得了一种参数优化的QUIC磁阱,这为QUIC磁阱线圈的优化设计提供了参考.最后在优化的QUIC磁阱中,采用射频蒸发冷却俘获⁸⁷Rb原子,实现了⁸⁷Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚,同时采用“共同冷却 关键词： 四极线圈 Ioffe线圈 四极Ioffe线圈组合磁阱 原子冷却     

物理学家产生新的物态：玻色—爱因斯坦凝聚

１９９５年６月５日．美国国家标准和技术研究所和科罗拉多大学物理系联合研究所（ＪＩＬＡ）的物理学家怀曼（Ｃ．ｗｉｅｍａｎ）和康耐尔（Ｅ．Ｃｏｒｎｅｌｌ）等人，采用激光冷却和蒸发冷却的联合技术．首先在原于钩（８７Ｒｂ）的蒸汽中产生了玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ），使上千个原子进入同一个量子态［１］．这一发现轰动了整个物理界，美国《科学》杂志显要地报道了这个消息［２，３］．麻省理工学院的一位在探素ＢＥＣ方面很有经验的原子物理学家——克理普耐尔（Ｋｌｅｐｐｎｅｒ）说：“这是一项惊人的发现，简直让我透不过气…     

~(87)Rb玻色-爱因斯坦凝聚体的快速实验制备

采用二维磁光阱产生了-个快速~(87)Rb原子流,并在高真空的三维磁光阱中实现了~(87)Rb原子的快速俘获,进一步采用射频蒸发冷却技术实现了原子云的预冷却,然后将原子转移到远失谐的光学偶极阱中蒸发得到了玻色-爱因斯坦凝聚体.实验上可以在25 s内完成三维磁光阱的装载(约1.0×10~(10)个~(87)Rb原子),然后经过16 s的冷却过程最终在光学偶极阱中获得5.0×10~5个原子的玻色-爱因斯坦凝聚体.实验重点研究了二维磁光阱的优化设计和采用蓝失谐大功率光束对四极磁阱零点的堵塞,抑制四极磁阱中原子的马约拉纳损耗,更加有效地对原子云进行预冷却.     

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。     

实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱

提出了一种利用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案.计算了四阱的光强分布，讨论了从光学四阱到双阱或到单阱的演化过程，并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明，通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化，获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学，甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元π相位板 可控制光学四阱 原子分子囚禁 原子光学     

冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱

提出了一种采用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统产生的适用于冷原子与分子囚 禁的可控制光学双阱方案.计算了双阱的光强分布，研究了双阱到单阱的演化过程，并导出了双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参数间的解析关系.研究发现， 通过相对移动二元相位板可实现光学双阱到单阱的连续双向演化，得到了双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案不仅简单可行、操作方便，而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元相位板 可控制光学双阱 原子囚禁 原子光学 分子光学     

重力对~(87)Rb冷原子四极磁阱装载的影响

文章研究了重力作用下对磁光阱中~(87)Rb原子进行偏振梯度冷却后重新四极磁阱俘获的影响。研究了竖直放置四极线圈和水平放置四极线圈两种情形下,重力对原子偏振梯度冷却后四极磁阱重新俘获过程的作用,通过原子自由飞行吸收成像,观测到了原子的振荡。分析计算了~(87)Rb原子|2,2〉态补偿重力时所需的磁场梯度B′,探究了磁场参数对于振荡现象的影响,从而选择了水平放置磁场线圈的方法,提高了原子偏振梯度冷却后四极磁阱的装载效率。     

用错位相位光栅产生的可调光学双阱

提出了用相位型错位光栅产生光学双阱的新方案.用平面光波(或TEM₀₀模式高斯光波)照射、正透镜聚焦,在透镜焦平面上产生的适用于冷原子或冷分子囚禁的多对可调光学双阱.计算和推导了双阱的光强分布、强度梯度以及光阱的几何参数与光学系统参数间的解析关系,研究了双阱到单阱三种不同的演化过程.同时还计算了光学双阱囚禁冷原子的光学偶极势和光子散射速率.研究发现,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 原子光学 相位光栅 光学双阱 冷原子囚禁     

QUIC阱中紧束缚状态下87Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚体相变的直接观测

在QUIC阱中经蒸发冷却获得了2×10⁵个|F=2,m_F=2〉态的⁸⁷Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚.验证了紧束缚状态下原子云的轴向尺寸的变化作为BEC相变的判据，观察了从热原子气体到玻色-爱因斯坦凝聚的相变过程，测量了自由膨胀过程中BEC的纵横比变化，并和理论预言进行了对比. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 激光冷却与囚禁     

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 光学双阱     

一种可控的Ioffe型冷分子表面微电阱

囚禁于阱中的粒子(原子或分子)可获得更长的相互作用时间,因而在精密测量中可获得更高的分辨率.阱中的粒子与外界隔离,从而可以被冷却到更低的温度.因此原子(或分子)阱已广泛应用到许多研究领域.然而中心电场强度为零的势阱会导致粒子发生非绝热跃迁,这是原子或分子损失的主要来源.该损失曾是制备原子玻色-爱因斯坦凝聚的最后一道障碍.本文提出了一种可控的Ioffe型表面微电阱,其电场强度处处不为零,可有效避免分子的非绝热损失.另外,通过调节电压等参数,势阱中心电场强度以及势阱中心距芯片表面的高度可以在较大范围内调节,例如在本文参数下,势阱中心电场强度可在0.15—5.5 kV/cm变化,势阱中心高度可在6.0—17.0μm变化.本文通过有限元软件计算了芯片表面微电阱的电场分布,并用Monte Carlo模拟验证了该方案的可行性.该表面微电阱不仅可用于分子芯片的集成,而且可用于表面量子简并气体的制备.为精密测量、量子计算、表面冷碰撞和冷化学等领域提供了一个平台.     

高Tc氧化物超导体的性参数的研究

在高Ｔｃ氧化物超导体的研究中，引入分子平均电负性ＸＭＯ、单位氧原子上阳离子加合电离势∑ＩＭ和原子部分电荷δ０及δＭ的计算方法，并对ＹＢＣＯ、ＹＢＳＣＯ、ＢＩＳＣＣＯ、ＴＬＢＣＣＯ、ＴＩＲＥＣＣＯ、ＴＩＲＥＳＣＣＯ及ＲＥＢＣＯ等系列的Ｔｃ变化规律，进行了研究。     

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…     

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…