基于冷分子的精密测量:电子电偶极矩与拓展研究进展

冷原子物理极大推动了精密测量技术的发展,也开辟了冷分子领域。随着技术不断突破,激光冷却分子在过去二十年里取得长足发展,多种分子成功被激光冷却和囚禁,相空间密度和有效相互作用时间大大提高,为精密测量实验提供优越的硬件基础,基于冷分子的精密测量走上历史舞台。对于一些特定的物理量,尤其是和电场相关的量,基于冷分子的精密测量可以获得更高的精度。文章首先介绍用分子开展电子永久电偶极矩精密测量的方案,再以一氟化钡分子为例介绍激光冷却、囚禁极性分子的相关理论、技术和一些进展,并展望冷分子在精密测量方面的其他应用。

光缔合产生超冷分子及其光谱测量

超冷分子的产生对于量子信息、分子物理和分子化学具有重要的意义。本文通过介绍超冷分子的研究进展,主要分析了光缔合产生超冷分子的特点与物理机制,详细介绍了光缔合产生冷分子过程中的光谱测量方法。

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.

实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱及其光学晶格

本文提出了一种采用二元位相型光栅与微透镜列阵组合的光学系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱列阵方案。在该方案中 ,如果将光栅相对于透镜位置作一微小移动 ,即可实现光学双阱列阵到单阱列阵的连续双向演化 ;且当采用多束不同传播方向的平面光波照明时 ,可获得多种不同晶格类型的双阱或单阱列阵 ,从而实现冷原子或冷分子的一维或二维光学晶格。我们计算了双阱列阵的光强分布 ,并导出了光阱的最大光强、平均光强、最大强度梯度和曲率以及光阱的宽度和体积与光学系统参数 (如照明光波的波长、透镜的相对孔径 )间的解析关系。我们还计算了在双光阱向单光阱演变过程中 ,双阱间距以及双阱光强随位相光栅平移距离变化的关系。研究发现 :通过改变光学系统参数 ,既可产生体积较大、冷原子或冷分子囚禁数目较多的光阱 ,也可以产生体积很小、仅能囚禁单个或几个原子 (或分子 )的光阱。当采用超大红失谐的激光照明时 ,在保证光阱具有足够高光学囚禁势的前提下 ,冷原子在光阱中的自发辐射速率、Rayleigh散射速率和Raman散射速率均可忽略不计。此外 ,研究表明本方案对冷原子或冷分子的操控相当简单方便 ,因而不仅可用于双样品原子或分子的冷碰撞研究 ,而且还可用于光学晶格的实验制备 。

硫化物的冷分子吸收光谱法测定

本文研究了用冷分子吸收光谱法测定硫化物的方法。以镁空心阴极灯（ＨＣＬ）为激发光源测定了在２０２．６ｎｍ处Ｈ＿２Ｓ的分子吸收。考察了当采取蠕动泵断续、连续进样（Ｎ＿２为载气）及发生二氧化碳气体为载气进样三种不同进样方式时的实验参数，用三种进样方式时Ｓ￣（２－）的检出限分别为０．０５、０．０４、０．００６ｍｇ／Ｌ并用断续进样法测定了湖水、河水及大气中Ｓ￣（２－）的含量，结果个人满意。

一种产生中性冷分子的方案

本文首先简单介绍了中性分子的操控原理;然后对目前存在的冷分子产生方案进行了简单的介绍。

超冷分子实验方法探究

将分子的冷却分为直接冷却和间接冷却,并分别对直接冷却机制下的缓冲气体冷却、分子Stark减速冷却和蒸发协同冷却,间接冷却机制下的光缔合技术、光学Feshbach共振技术和磁场可调谐的Feshbach共振技术进行了描述。

极性冷分子的静电囚禁原理及方案简介

本文首先简单介绍了极性分子的静电囚禁原理,然后对目前存在的冷分子的静电囚禁方案进行了简单的介绍。

冷分子静电曲面反射镜

分子(原子)平面反射镜作为重要的光学元件之一,被广泛应用于分子(原子)囚禁、储存、导引等实验中;但由于其仅能实现粒子纵向速度改变而在横向上没有聚焦作用,从而导致了粒子容易发散.以重氨(ND3)分子为例,提出了一种结构简洁、紧凑的微型静电曲面反射镜,通过理论计算并与Monte-Carlo模拟,验证了其在改变分子运动方向的同时能够实现横向聚束,进而大大增加反射分子数目.因此,该类反射镜可广泛用于分子操控与装载以及构成各类分子腔体等领域.

采用冷分子焊修复机器和设备

论述采用合成修补材料冷分子焊修复机器和设备的情况。

真正的冷分子

从量子角度看,任何粒子都可同时被看作波,它的动量对应着一个特定的波长.在超冷原子气体中,当绝对温度远低于百万分之一度时,原子的波长将大于原子的平均间距,由此将产生某些处于现代物理学研究前沿的量子力学性质.这种冷的量子气体的性质取决于原子是玻色子还是费米子.玻色原子具有整数的自旋量子数,可以形成玻色一爱因斯坦凝聚体,被捕陷在这种凝聚体中的原子占据在体系的单一基态上.

冷分子的产生与应用

文章首先介绍冷分子的概念及冷分子研究的重要性,接着介绍冷分子的产生方法、实验原理及其研究进展,然后介绍冷分子在精密光谱学和量子信息科学领域的应用,最后对冷分子科学与技术进行了展望。

第四讲 冷分子的导引、分束、反射、聚焦与囚禁等操控技术

近年来,随着冷分子制备技术的不断发展和冷分子温度的不断降低,冷分子操控技术取得了快速发展,并日趋成熟。文章首先介绍了冷分子导引、分束、反射与聚焦等操控的技术方案、实验结果及其最新研究进展。接着重点介绍冷分子静电囚禁、磁囚禁和光学囚禁的各种方案、实验结果及最新进展。最后就冷分子操控技术的应用进行了简单的总结与展望。

实现冷原子(冷分子)囚禁的可控制光学双阱的产生及其实验研究

简单介绍了实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱的实验方案,报道了二元π相位板的制作方法及其产生可控制光学双阱的实验结果.分析了光学双阱参数(如空间位置、双阱中心间距、相对光强分布等)与π相位板相位偏差的关系.从理论和实验上研究了由于二元π相位板的刻蚀厚度误差引起的光学双阱光强变化及其双阱到单阱的演化规律,得到了实验与理论基本一致的结果.

采用Damman光栅实现冷原子或冷分子囚禁的光阱阵列

提出了一种采用Damman光栅和球面透镜组合光学系统产生二维光阱阵列的新方案.在使用红失谐高斯激光束照射的条件下,推导了计算光阱阵列的周期、光强分布、光强梯度和光阱几何参数的经验公式,讨论了此光阱阵列的特点以及在原子光学和分子光学中的应用.研究结果表明,这种光阱阵列方案比已有的光阱阵列方案更为简单可行、操作方便,非常适用于冷原子或冷分子的阵列囚禁,以及制备新颖的光学晶格.

一种实现冷分子囚禁的可控制静电双阱方案

提出了采用双环形载荷导线和两透明电极系统实现冷分子静电囚禁的可控制静电双阱的新方案,计算了带电圆导线和带电板所产生的静电场分布,从几个方面分析了这个囚禁方案的优点.提出了一种有效的冷分子装载方法,并研究了双阱到单阱的演化过程.研究表明,该可控制静电双阱方案不仅方便装载与操控弱场搜寻态的极性冷分子,而且在分子物质波的干涉、纠缠、冷碰撞,甚至进行双阱分子BEC研究等分子光学领域中有着广阔的应用前景.

飞行时间质谱探测磁光阱中超冷分子离子的实验研究

利用飞行时间质谱探测了由磁光阱中的俘获光和再泵浦光光缔合作用形成的超冷基态铯分子,研究了微通道板工作电压、加速电场强度和加速电场持续时间对铯分子离子信号强度的影响.实验结果与理论模型的拟合一致;获得了适合实验条件的最优化实验参数,为进一步研究超冷分子的光缔合光谱和光电离光谱奠定了实验基础.

第五讲 基于激光冷却原子的超冷分子制备与外场操控

超冷分子的理论和实验研究近年来取得了令人瞩目的巨大成就，极大地拓展了原子分子光物理的研究范畴。围绕超冷分子的制备与应用开创了很多全新的研究领域，如超高分辨分子光谱、分子量子态操控、精密测量以及量子模拟等。当前超冷分子的高效密集制备主要采用基于激光冷却的超冷原子缔合技术来实现。文章综述了超冷分子缔合制备的研究现状，阐述了光缔合、Feshbach共振缔合、受激拉曼绝热跃迁以及超短脉冲光缔合产生超冷分子的物理机制与实验进展，对外场操控超冷分子的实验结果及其潜在应用做了概要展示。