發(fā)布時間：2021-08-04 09:15

　　基于從簡單到復(fù)雜的思想,人們已經(jīng)成功制備出了可控的單光子、單離子、單原子等優(yōu)美的體系,用于量子計算、量子模擬和精密測量等方面的研究,并且取得了長足的進步。囚禁單個冷分子,一直是人們的另一個夢想,它不僅可以適用于前面的應(yīng)用,還可以用來研究確定性的少體動力學(xué)、可控的超冷化學(xué)反應(yīng)等問題。雖然人們已經(jīng)在光晶格的單個格點中制備出了單個分子,但是,仍然沒有實現(xiàn)單個格點可分辨地操控和探測。在微型光阱中囚禁單分子,可以很好地利用光阱的可擴展性和可編程控制的能力,解決單分子的可分辨地操控和探測的問題。2015年,我們小組實現(xiàn)了微型光阱中兩個異核單原子碰撞動力學(xué)的觀測,精確測量了超精細(xì)態(tài)依賴的非彈性碰撞速率。在此基礎(chǔ)上,本文將進一步地從兩個超冷的單原子出發(fā),研究兩原子的相互作用和碰撞過程,并相干合成單個冷分子。主要包括以下內(nèi)容:1.設(shè)計實現(xiàn)了雙組份銣原子的激光冷卻、囚禁和操控實驗系統(tǒng)我們設(shè)計實現(xiàn)了 87Rb和85Rb的激光冷卻和囚禁的實驗系統(tǒng),實現(xiàn)了兩團空間重合的雙組份冷原子團的制備。搭建了一套束腰小于1 μm的強聚焦系統(tǒng),用于單原子的囚禁,并將單個87Rb和85Rb原子分別囚禁在兩個相距4 μm的微型光... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)湖北省

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１超冷化學(xué)研宄的路線：反應(yīng)物的冷卻和制備、反應(yīng)過程的觀察與控制以及反應(yīng)??產(chǎn)物的觀測，圖片?

§?＼?＾?０１?＾．?ｉｔｄ?１〇－―…ＭＱＤＴ??．??＾?Ａ?．?＇１００?２０?４０?６０?８０?１００?〇?．?１?＇??２?０．１?＿?？？?？?ｒ（ｎｍ）?■?Ｑ?５?－－－??１?？？，—？—？?§＇?＂＂??．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．??２?０?２?４?６?８?Ｑ?０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｔｉｍｅ?（ｓ）?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ｎＫ）??圖１．２量子態(tài)依賴的超冷化學(xué)反應(yīng)的觀測：（ａ）分子樣品被制備在自旋極化態(tài)時（分??子成為不可分辨的費米子）的反應(yīng)過程，分子間的碰撞過程經(jīng)過／＞？波的勢壘，所以損??失較慢；（ｂ）不同自旋態(tài)的損失速率跟樣品溫度的關(guān)系，當(dāng)分子處于同一個自旋態(tài)時??（｜－４，１／２〉或｜－４，３／２＞），損失速率隨溫度的變化曲線是相近的，而一旦把分子制備到??自旋混合態(tài)（兩種自旋態(tài)的分子之間可分辨），分子損失速率就會增大１０－１００倍。圖片??弓丨自文獻［２５］，?（Ａ）中的插圖引自［２３］。??學(xué)家在實驗上觀察到了超冷分子間的化學(xué)反應(yīng)［２５］，他們的實驗體系是４ＱＫ８７Ｒｂ??分子，可以發(fā)生放熱的化學(xué)反應(yīng)：??ＫＲｂ?＋?ＫＲｂ?＾?Ｋ２?＋?Ｒｂ２?（１－１）??這種化學(xué)反應(yīng)會使得分子碰撞后釋放出巨大的能量，從而使分子從囚禁勢阱中??損失，因此也會使得分子壽命大大降低，從而觀察到分子間兩體的碰撞損失，??如圖１．２（ａ）所示。由于４（）Ｋ８７Ｒｂ分子是費米子，它們之間滿足交換對稱性要求的??能量最低的碰撞是／＞波過程，該／＞？波勢壘高度為２４?ｐＫ，這比他們

?（ｒｅａｃｔａｎｔ）??ｂ?＼?ｃＢ?（ｐｒｏｄｕｃｔ）??，３?－??，?＼?Ｌｇ＾０ｐ：Ｅ｜ｒ�。�！?１３０．９７??１?Ｉ?乂?：?１３０－８０??＜?〇?．?＊?，?，?．?，?．?購；１３０．５７??１２９．９１??ｉ?－４?飯?１２９．７４??ＷｆｓＡａ．?１２９Ａ４?／》??／／??ｒ?，?，?．?，?１２９．０９?孑??－４００?－３００?－２００?－１００?０??Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ｋＨｚ）??圖１．３超冷原子交換化學(xué)反應(yīng)的觀測：（ａ）?ＡＢ分子是Ａ和Ｃ兩個原子經(jīng)過射頻躍遷合??成的（Ａ未單獨畫出，射頻躍遷驅(qū)動Ｂ?－＞?Ｃ）。在原子交換反應(yīng)中，ＡＢ?＋?Ｃ?—?ＡＣ?＋?Ｂ。??反應(yīng)完成后，射頻躍遷可以把ＡＢ分子和Ｂ原子轉(zhuǎn)移到另外一個態(tài)進行探測。（ｂ）不同??磁場下，觀測到的反應(yīng)產(chǎn)物�？梢钥吹皆冢保常埃且韵聲r有產(chǎn)物Ｂ的產(chǎn)生，同時反應(yīng)物??ＡＢ分子信號較弱，在１３０?Ｇ以上則沒有Ｂ的產(chǎn)生，分子信號也較強。圖片引自文獻??［２６］。??２０１７年，來自中國科大的小組在實驗上觀測了?Ａ５＋Ｃ?—?ＡＣ＋Ｓ類型的原??子交換化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物［２６］。如圖１．３所示，他們通過射頻躍遷合成了?２３Ｎａ４ａＫ??Ｆｅｓｈｂａｃｈ分子，然后通過射頻躍遷觀測２３Ｎａ４ＱＫ分子和４０Ｋ原子的交換反應(yīng)。??與此同時，來自德國烏爾姆大學(xué)（Ｕｎｉｖｅｎｉｔｉｉｔ?Ｕｌｍ）的小組在超冷銣氣體中，利用??共振增強多光子電離（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ－ｅｎｈａｎｃｅｄ?ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ?ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ，?ＲＥＭＰＩ）的方法，??觀測到了三體復(fù)合的態(tài)態(tài)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]單原子激光操控研究進展[J]. 詹明生.  物理. 2015(08)

博士論文
[1]光偶極阱中單原子的相干轉(zhuǎn)移和兩原子受控碰撞[D]. 楊佳恒.中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2016



本文編號：3321436