超冷Rb-Cs原子碰撞特性的实验研究

【摘要】： 磁光阱中超冷原子具有受外界影响小,速度低,密度高等优点,是原子分子物理研究领域中一个非常理想的研究对象。超冷原子的这些特性使其广泛应用于超低温物理、超低能碰撞物理、原子高分辨光谱、量子频率标准与原子物质波的非线性光学等研究领域。超冷原子之间碰撞是原子分子物理中一个重要的研究方向,通过研究超冷原子之间的碰撞可以获得精确的原子、分子内部信息,同时超冷原子之间碰撞的研究对于研究原子弱相互作用、物质波干涉、碰撞产物的光操控等也非常重要。本文对双磁光阱中超冷铷原子和超冷铯原子之间的碰撞特性做了详细的研究。 我们在双磁光阱中实现了对铷原子和铯原子的同时冷却与俘获。在此实验环境下研究了不同俘获光功率下铷原子和铯原子在磁光阱中的同核超冷原子碰撞损耗率、在双磁光阱中的异核超冷原子碰撞损耗率。通过实验获得了磁光阱中的铷原子的碰撞损耗率βRb、铯原子的碰撞损耗率βCs,双磁光阱中铷原子的碰撞损耗率β'Rb-Cs、铯原子的碰撞损耗率β'Cs-Rb。利用Gallagher—richard理论模型对实验结果进行了解释。 本文的内容主要有：简要回顾了激光冷却与俘获原子的发展史,介绍了异核超冷碰撞的研究现状和意义；在理论方面对非弹性两体超冷碰撞的物理机制做了详细分析,并利用Gallagher—richard模型对磁光阱中两体超冷碰撞做了理论分析；在实验方面建立了超冷Rb-Cs原子的实验装置,对真空系统和光路系统分别做了详细介绍,获得了超冷铷原子和铯原子,测量了铷原子和铯原子的碰撞损耗率。 本论文完成的研究工作主要有： 1、利用饱和吸收稳频技术对铷原子、铯原子俘获光和再泵浦光激光器进行了稳频。 2、在双磁光阱中实现了铷原子和铯原子的同时冷却与俘获,对实验中两种原子的数目和体积进行了测定,获得了原子数密度。 3、通过实验获得了不同功率下铷原子和铯原子的装载曲线,利用等密度的方法对实验数据进行处理,得到了铷原子和铯原子同核碰撞损耗率、异核碰撞损耗率。对实验结果进行了分析并利用Gallagher-Pritchard理论模型进行了解释。