超冷玻色費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和費米子40K在磁阱中實現(xiàn)了量子簡并為基礎，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米氣體的基礎上研究了費米子的瑞利超輻射;搭建了遠失諧的交叉偶極力阱，實現(xiàn)了混合氣體的絕熱轉(zhuǎn)載，實現(xiàn)了光阱中玻色費米氣體的量子簡并，結(jié)合微波射頻制備原子超精細態(tài)的技術(shù)，觀測到了玻色子87Rb和費米子40K的s-，p-，d-波的Feshbach共振，實現(xiàn)了原子之間相互作用的精細調(diào)節(jié)。
　

2、　簡要地描述了實驗上在磁阱中實現(xiàn)玻色費米氣體量子簡并的冷卻過程，介紹了實驗上需要的光學系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)，磁場系統(tǒng)和微波射頻裝置。主要就QUIC組合線圈的設計工作，以及實驗結(jié)果與理論計算的對比作了詳細敘述，然后討論了玻色氣體和費米氣體在進入量子簡并區(qū)域的不同實驗現(xiàn)象，以及實驗上BEC和DFG的實驗判據(jù)。BEC的實驗判據(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)，要通過對實驗數(shù)據(jù)進行擬合才能得到準確的原子云信息。最后詳細研究了在QUIC阱中，用玻色子87Rb作為中間媒介來共同冷卻費米子40K達到量子簡并的情況，分別討論了蒸發(fā)冷卻中微波和射頻的作用。實驗中發(fā)現(xiàn)87Rb原子的另一個超精細態(tài)原子的存在嚴重影響了費米子的冷卻效果，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。實驗上采用上述方法水平轉(zhuǎn)移超冷原子達到12mm，最后應用一個巧妙的磁場跳躍實現(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，不會導致大量的原子損耗。
　　本論文還介紹了稀薄超冷簡并費米氣體中的集體原子反沖行為。通過應用一個絕熱可控展開將得到量子簡并的費米氣體進一步動量壓縮，然后采用一束垂直偏振泵浦光照射原子云。我們首次在實驗上觀

5、測到了費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)計沒有關(guān)系。實驗上觀測到的許多實驗現(xiàn)象期待進一步的理論解釋。
　　應用射頻微波絕熱轉(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Feshbach共振，包括6個同核共振，四個異核共振，其中有s-，p-，d-波的Feshbach共振。為了精確測量共振的位置，實驗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。實現(xiàn)