微型光阱中单个分子的相干合成
发布时间：2021-08-04 09:15
基于从简单到复杂的思想,人们已经成功制备出了可控的单光子、单离子、单原子等优美的体系,用于量子计算、量子模拟和精密测量等方面的研究,并且取得了长足的进步。囚禁单个冷分子,一直是人们的另一个梦想,它不仅可以适用于前面的应用,还可以用来研究确定性的少体动力学、可控的超冷化学反应等问题。虽然人们已经在光晶格的单个格点中制备出了单个分子,但是,仍然没有实现单个格点可分辨地操控和探测。在微型光阱中囚禁单分子,可以很好地利用光阱的可扩展性和可编程控制的能力,解决单分子的可分辨地操控和探测的问题。2015年,我们小组实现了微型光阱中两个异核单原子碰撞动力学的观测,精确测量了超精细态依赖的非弹性碰撞速率。在此基础上,本文将进一步地从两个超冷的单原子出发,研究两原子的相互作用和碰撞过程,并相干合成单个冷分子。主要包括以下内容:1.设计实现了双组份铷原子的激光冷却、囚禁和操控实验系统我们设计实现了 87Rb和85Rb的激光冷却和囚禁的实验系统,实现了两团空间重合的双组份冷原子团的制备。搭建了一套束腰小于1 μm的强聚焦系统,用于单原子的囚禁,并将单个87Rb和85Rb原子分别囚禁在两个相距4 μm的微型光...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超冷化学研宄的路线：反应物的冷却和制备、反应过程的观察与控制以及反应??产物的观测，图片?
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?（ｒｅａｃｔａｎｔ）??ｂ?＼?ｃＢ?（ｐｒｏｄｕｃｔ）??，３?－??，?＼?Ｌｇ＾０ｐ：Ｅ｜ｒ！｜！?１３０．９７??１?Ｉ?乂?：?１３０－８０??＜?〇?．?＊?，?，?．?，?．?购；１３０．５７??１２９．９１??ｉ?－４?飯?１２９．７４??ＷｆｓＡａ．?１２９Ａ４?／》??／／??ｒ?，?，?．?，?１２９．０９?孑??－４００?－３００?－２００?－１００?０??Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ｋＨｚ）??图１．３超冷原子交换化学反应的观测：（ａ）?ＡＢ分子是Ａ和Ｃ两个原子经过射频跃迁合??成的（Ａ未单独画出，射频跃迁驱动Ｂ?－＞?Ｃ）。在原子交换反应中，ＡＢ?＋?Ｃ?—?ＡＣ?＋?Ｂ。??反应完成后，射频跃迁可以把ＡＢ分子和Ｂ原子转移到另外一个态进行探测。（ｂ）不同??磁场下，观测到的反应产物。可以看到在１３０Ｇ以下时有产物Ｂ的产生，同时反应物??ＡＢ分子信号较弱，在１３０?Ｇ以上则没有Ｂ的产生，分子信号也较强。图片引自文献??［２６］。??２０１７年，来自中国科大的小组在实验上观测了?Ａ５＋Ｃ?—?ＡＣ＋Ｓ类型的原??子交换化学反应的产物［２６］。如图１．３所示，他们通过射频跃迁合成了?２３Ｎａ４ａＫ??Ｆｅｓｈｂａｃｈ分子，然后通过射频跃迁观测２３Ｎａ４ＱＫ分子和４０Ｋ原子的交换反应。??与此同时，来自德国乌尔姆大学（Ｕｎｉｖｅｎｉｔｉｉｔ?Ｕｌｍ）的小组在超冷铷气体中，利用??共振增强多光子电离（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ－ｅｎｈａｎｃｅｄ?ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ?ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ，?ＲＥＭＰＩ）的方法，??观测到了三体复合的态态化学反应的产
【参考文献】：
期刊论文
[1]单原子激光操控研究进展[J]. 詹明生. 物理. 2015(08)
博士论文
[1]光偶极阱中单原子的相干转移和两原子受控碰撞[D]. 杨佳恒.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2016
本文编号：3321436
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１超冷化学研宄的路线：反应物的冷却和制备、反应过程的观察与控制以及反应??产物的观测，图片?
§?＼?＾?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）??图１．２量子态依赖的超冷化学反应的观测：（ａ）分子样品被制备在自旋极化态时（分??子成为不可分辨的费米子）的反应过程，分子间的碰撞过程经过／＞？波的势垒，所以损??失较慢；（ｂ）不同自旋态的损失速率跟样品温度的关系，当分子处于同一个自旋态时??（｜－４，１／２〉或｜－４，３／２＞），损失速率随温度的变化曲线是相近的，而一旦把分子制备到??自旋混合态（两种自旋态的分子之间可分辨），分子损失速率就会增大１０－１００倍。图片??弓丨自文献［２５］，?（Ａ）中的插图引自［２３］。??学家在实验上观察到了超冷分子间的化学反应［２５］，他们的实验体系是４ＱＫ８７Ｒｂ??分子，可以发生放热的化学反应：??ＫＲｂ?＋?ＫＲｂ?＾?Ｋ２?＋?Ｒｂ２?（１－１）??这种化学反应会使得分子碰撞后释放出巨大的能量，从而使分子从囚禁势阱中??损失，因此也会使得分子寿命大大降低，从而观察到分子间两体的碰撞损失，??如图１．２（ａ）所示。由于４（）Ｋ８７Ｒｂ分子是费米子，它们之间满足交换对称性要求的??能量最低的碰撞是／＞波过程，该／＞？波势垒高度为２４?ｐＫ，这比他们
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【参考文献】：
期刊论文
[1]单原子激光操控研究进展[J]. 詹明生. 物理. 2015(08)
博士论文
[1]光偶极阱中单原子的相干转移和两原子受控碰撞[D]. 杨佳恒.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2016
本文编号：3321436
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