巨型里德堡分子的理論與實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-19 21:39
里德堡分子是組成分子的一個(gè)或多個(gè)電子處于里德堡態(tài)的分子,除了具有里德堡原子的尺寸大、壽命長(zhǎng)和極化率大等優(yōu)良特性外,還具有豐富的振動(dòng)能級(jí)和奇異的絕熱勢(shì)能曲線,比里德堡原子更容易受外場(chǎng)操控,在微弱信號(hào)檢測(cè),真空波動(dòng)研究,超冷碰撞淬滅,量子氣體的相關(guān)性測(cè)量中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。按形成機(jī)理不同里德堡分子分為里德堡-基態(tài)分子和巨型里德堡分子。里德堡-基態(tài)分子,又稱長(zhǎng)程里德堡分子,是由一個(gè)里德堡電子與一個(gè)或者多個(gè)基態(tài)原子低能電子散射形成,分子半徑≤2n2與里德堡原子的大小相當(dāng)且具有較大的永久電偶極矩。巨型里德堡分子是由里德堡原子間長(zhǎng)程電多極矩相互作用形成的勢(shì)阱束縛而成,分子半徑≥4n2,大小達(dá)?m量級(jí)。本文主要以銫（nDJ）2巨型里德堡分子為研究對(duì)象:理論上建立了里德堡原子對(duì)電多極相互作用的理論模型,數(shù)值計(jì)算了巨型里德堡分子的勢(shì)能曲線,獲得束縛能、束縛鍵長(zhǎng)、振動(dòng)能級(jí)等參數(shù),為實(shí)驗(yàn)制備巨型里德堡分子提供了理論基礎(chǔ);實(shí)驗(yàn)上在光締合制備基態(tài)分子的基礎(chǔ)上,首次提出了雙色雙共振光締合制備超冷里德堡分子的實(shí)驗(yàn)方案,并成功觀...
【文章來源】：山西大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
Cs里德堡原子35S1/2(黑色實(shí)線)和37S1/2(紅色虛線)態(tài)徑向波函數(shù)
巨型里德堡分子的理論與實(shí)驗(yàn)研究6子間長(zhǎng)程電多極矩相互作用束縛而成，分子半徑約為里德堡原子的兩倍，也稱巨型里德堡二聚體或巨型里德堡分子。1.2.1里德堡分子特性里德堡分子是鑒于微觀和宏觀之間的一種介觀粒子，組成分子中有一個(gè)或幾個(gè)原子處于里德堡態(tài)。目前根據(jù)形成機(jī)理的不同將里德堡分子分為巨型里德堡分子和里德堡-基態(tài)分子，其中巨型里德堡分子是里德堡原子對(duì)間電多極相互作用形成，如圖1.2(b)，巨型里德堡分子束縛鍵長(zhǎng)約為n*2.5，大于LeRoy半徑(~4n2)，一般分子大小超過1μm。巨型里德堡分子束縛阱深約為n*-3.5，隨主量子數(shù)n的增大阱深減校分子束縛勢(shì)阱決定其分子具有豐富振動(dòng)能級(jí)且能級(jí)間隔較小，如圖1.3所示。對(duì)于n~30，間隔小于10MHz，n~100，間隔小于100kHz。里德堡-基態(tài)分子是由里德堡電子與基態(tài)原子低能電子散射形成，其中由s-波散射占主導(dǎo)，考慮高角動(dòng)量量子態(tài)影響，外層束縛勢(shì)阱中電子波函數(shù)形狀呈“三葉蟲圖1.2超冷里德堡-基態(tài)分子(a)和巨型里德堡分子(b)的電子密度和勢(shì)能曲線[73]。圖1.3(a)(56D5/2)2巨型里德堡分子勢(shì)能曲線，(b)計(jì)算的分子振動(dòng)能級(jí)和振動(dòng)波函數(shù)[74]。
巨型里德堡分子的理論與實(shí)驗(yàn)研究8隨后我們實(shí)驗(yàn)小組，在已有理論基礎(chǔ)上，考慮里德堡原子對(duì)間高價(jià)電多極相互作用和相互作用基矢大小，計(jì)算巨型里德堡分子的絕熱勢(shì)能曲線，獲得束縛勢(shì)阱深，平衡核間距和振動(dòng)能級(jí)。實(shí)驗(yàn)上利用雙色雙光子光締合的實(shí)驗(yàn)方案，制備的(62DJ)2態(tài)巨型里德堡分子[72]。1.2.3里德堡-基態(tài)分子里德堡原子與基態(tài)原子碰撞相互作用，里德堡電子與其周圍基態(tài)原子的低能電子散射可吸引基態(tài)原子并將其束縛在里德堡原子的周圍，形成由里德堡原子和基態(tài)原子組成的長(zhǎng)程里德堡-基態(tài)分子。理論上利用里德堡電子與基態(tài)原子低能電子散射的Fermi贗勢(shì)模型，在考慮高階波散射和自旋耦合影響，計(jì)算了里德堡-基態(tài)分子的圖1.5超冷銫65D+67D里德堡原子對(duì)勢(shì)能曲線和實(shí)驗(yàn)測(cè)得離子譜[71]。圖1.6超冷銫離子譜，(a)沒有種子44S1/2里德堡原子的43P3/2自電離離子信號(hào)，(b)有44S1/2種子里德堡原子的43P3/2脈沖場(chǎng)電離譜，(c)有44S1/2種子里德堡原子的43P3/2自電離與脈沖場(chǎng)電離譜的比值[66]。
本文編號(hào)：3352191
【文章來源】：山西大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
Cs里德堡原子35S1/2(黑色實(shí)線)和37S1/2(紅色虛線)態(tài)徑向波函數(shù)
巨型里德堡分子的理論與實(shí)驗(yàn)研究6子間長(zhǎng)程電多極矩相互作用束縛而成，分子半徑約為里德堡原子的兩倍，也稱巨型里德堡二聚體或巨型里德堡分子。1.2.1里德堡分子特性里德堡分子是鑒于微觀和宏觀之間的一種介觀粒子，組成分子中有一個(gè)或幾個(gè)原子處于里德堡態(tài)。目前根據(jù)形成機(jī)理的不同將里德堡分子分為巨型里德堡分子和里德堡-基態(tài)分子，其中巨型里德堡分子是里德堡原子對(duì)間電多極相互作用形成，如圖1.2(b)，巨型里德堡分子束縛鍵長(zhǎng)約為n*2.5，大于LeRoy半徑(~4n2)，一般分子大小超過1μm。巨型里德堡分子束縛阱深約為n*-3.5，隨主量子數(shù)n的增大阱深減校分子束縛勢(shì)阱決定其分子具有豐富振動(dòng)能級(jí)且能級(jí)間隔較小，如圖1.3所示。對(duì)于n~30，間隔小于10MHz，n~100，間隔小于100kHz。里德堡-基態(tài)分子是由里德堡電子與基態(tài)原子低能電子散射形成，其中由s-波散射占主導(dǎo)，考慮高角動(dòng)量量子態(tài)影響，外層束縛勢(shì)阱中電子波函數(shù)形狀呈“三葉蟲圖1.2超冷里德堡-基態(tài)分子(a)和巨型里德堡分子(b)的電子密度和勢(shì)能曲線[73]。圖1.3(a)(56D5/2)2巨型里德堡分子勢(shì)能曲線，(b)計(jì)算的分子振動(dòng)能級(jí)和振動(dòng)波函數(shù)[74]。
巨型里德堡分子的理論與實(shí)驗(yàn)研究8隨后我們實(shí)驗(yàn)小組，在已有理論基礎(chǔ)上，考慮里德堡原子對(duì)間高價(jià)電多極相互作用和相互作用基矢大小，計(jì)算巨型里德堡分子的絕熱勢(shì)能曲線，獲得束縛勢(shì)阱深，平衡核間距和振動(dòng)能級(jí)。實(shí)驗(yàn)上利用雙色雙光子光締合的實(shí)驗(yàn)方案，制備的(62DJ)2態(tài)巨型里德堡分子[72]。1.2.3里德堡-基態(tài)分子里德堡原子與基態(tài)原子碰撞相互作用，里德堡電子與其周圍基態(tài)原子的低能電子散射可吸引基態(tài)原子并將其束縛在里德堡原子的周圍，形成由里德堡原子和基態(tài)原子組成的長(zhǎng)程里德堡-基態(tài)分子。理論上利用里德堡電子與基態(tài)原子低能電子散射的Fermi贗勢(shì)模型，在考慮高階波散射和自旋耦合影響，計(jì)算了里德堡-基態(tài)分子的圖1.5超冷銫65D+67D里德堡原子對(duì)勢(shì)能曲線和實(shí)驗(yàn)測(cè)得離子譜[71]。圖1.6超冷銫離子譜，(a)沒有種子44S1/2里德堡原子的43P3/2自電離離子信號(hào)，(b)有44S1/2種子里德堡原子的43P3/2脈沖場(chǎng)電離譜，(c)有44S1/2種子里德堡原子的43P3/2自電離與脈沖場(chǎng)電離譜的比值[66]。
本文編號(hào)：3352191
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