超冷玻色費(fèi)米氣體的集體原子反沖行為和Feshbach共振.pdf

1、本論文以玻色子87Rb和費(fèi)米子40K在磁阱中實(shí)現(xiàn)了量子簡并為基礎(chǔ)，研究了超冷原子的大范圍轉(zhuǎn)移，從QUIC阱轉(zhuǎn)移到向玻璃氣室的中心;在絕熱展開量子簡并費(fèi)米氣體的基礎(chǔ)上研究了費(fèi)米子的瑞利超輻射;搭建了遠(yuǎn)失諧的交叉偶極力阱，實(shí)現(xiàn)了混合氣體的絕熱轉(zhuǎn)載，實(shí)現(xiàn)了光阱中玻色費(fèi)米氣體的量子簡并，結(jié)合微波射頻制備原子超精細(xì)態(tài)的技術(shù)，觀測到了玻色子87Rb和費(fèi)米子40K的s-，p-，d-波的Feshbach共振，實(shí)現(xiàn)了原子之間相互作用的精細(xì)調(diào)節(jié)。
　

2、　簡要地描述了實(shí)驗(yàn)上在磁阱中實(shí)現(xiàn)玻色費(fèi)米氣體量子簡并的冷卻過程，介紹了實(shí)驗(yàn)上需要的光學(xué)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，磁場系統(tǒng)和微波射頻裝置。主要就QUIC組合線圈的設(shè)計(jì)工作，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算的對比作了詳細(xì)敘述，然后討論了玻色氣體和費(fèi)米氣體在進(jìn)入量子簡并區(qū)域的不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及實(shí)驗(yàn)上BEC和DFG的實(shí)驗(yàn)判據(jù)。BEC的實(shí)驗(yàn)判據(jù)很明顯，就是飛行吸收成像中原子密度分布的各向異性和bimodal的存在;而費(fèi)米氣體的量子簡并度有專門的參數(shù)衡量，沒有像

3、BEC一樣明顯的判據(jù)，要通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合才能得到準(zhǔn)確的原子云信息。最后詳細(xì)研究了在QUIC阱中，用玻色子87Rb作為中間媒介來共同冷卻費(fèi)米子40K達(dá)到量子簡并的情況，分別討論了蒸發(fā)冷卻中微波和射頻的作用。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)87Rb原子的另一個(gè)超精細(xì)態(tài)原子的存在嚴(yán)重影響了費(fèi)米子的冷卻效果，我們提出了一種結(jié)合微波和射頻共同作用的冷卻機(jī)制，提高了蒸發(fā)冷卻的效率。
　　針對超冷原子大范圍轉(zhuǎn)移的困難，我們采取了兩種方法米克服，即利用重力方向的

4、磁場抵消重力和加大重力方向磁阱的束縛減小重力的影響。實(shí)驗(yàn)上采用上述方法水平轉(zhuǎn)移超冷原子達(dá)到12mm，最后應(yīng)用一個(gè)巧妙的磁場跳躍實(shí)現(xiàn)了原子振蕩的壓縮。這種轉(zhuǎn)移的方法可以疊加使用，用作原子更大范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)移;轉(zhuǎn)移過程中原子加熱不明顯，不會(huì)導(dǎo)致大量的原子損耗。
　　本論文還介紹了稀薄超冷簡并費(fèi)米氣體中的集體原子反沖行為。通過應(yīng)用一個(gè)絕熱可控展開將得到量子簡并的費(fèi)米氣體進(jìn)一步動(dòng)量壓縮，然后采用一束垂直偏振泵浦光照射原子云。我們首次在實(shí)驗(yàn)上觀

5、測到了費(fèi)米氣體的瑞利超輻射現(xiàn)象，證明了超輻射與原子所服從的量子統(tǒng)計(jì)沒有關(guān)系。實(shí)驗(yàn)上觀測到的許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象期待進(jìn)一步的理論解釋。
　　應(yīng)用射頻微波絕熱轉(zhuǎn)移將超冷原子制備在各自的絕對基態(tài)上，在0G到600G的范圍內(nèi)掃描磁場，觀測到了10個(gè)Feshbach共振，包括6個(gè)同核共振，四個(gè)異核共振，其中有s-，p-，d-波的Feshbach共振。為了精確測量共振的位置，實(shí)驗(yàn)上測量了原子的損耗和加熱，通過理論擬合得到了共振的位置，寬度等信息。實(shí)現(xiàn)