レーザー冷却された希土類原子のボーズ凝縮・フェルミ縮退の研究

激光冷却稀土原子的玻色凝聚和费米简并性研究

基本信息

批准号：
01J03860
负责人：
高須洋介
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は光双極子力トラップに捕獲されたイッテルビウム(Yb)原子団を用いて全光学的にYb原子のボーズ凝縮およびフェルミ縮退を生成し、またそれらの混合気体を生成することである。原子の量子凝縮のためには、捕獲された原子から高温の原子のみを逃すことで残った原子団を冷却する蒸発冷却と呼ばれる手法が不可欠である。我々は光双極子力トラップ中での蒸発冷却を行い、ボーズ凝縮体の特徴である、トラップから自由落下させた時の非等方的な原子の広がり、および凝縮相と非凝縮相の共存を確認することでYb原子をボーズ凝縮させることに昨年度に成功している。Yb原子の特徴として、多数の安定同位体が存在することがあげられる。このうち、ボゾン同位体については既に実現している^<174>Yb原子のボーズ凝縮実現と同様の手法でボーズ凝縮を実現することができると考えられる。蒸発冷却の終盤では非常に繊細な最適化が必要である。そこで、本年度は^<172>Yb原子と^<176>Yb原子のボーズ凝縮実現を目的として、蒸発冷却の最適化を行った。その結果、特に、^<176>Yb原子の場合は非等方的な原子の広がりらしきものが見えるなど、凝縮寸前まで冷却することに成功した。また、^<172>Yb原子を用いてのフォトアソシエーション分光を試み、フォトアソシエーション共鳴信号を実際に観測することに成功した。また、研究成果を日本物理学会およびレーザー分光国際会議(オーストラリア)、および冷却アルカリ土類研究会(デンマーク)において発表した。

本研究的目的是利用光学偶极力陷阱中捕获的镱（Yb）原子团以全光学方式产生Yb原子的玻色凝聚和费米简并，并产生其气体混合物。对于原子的量子凝聚，一种称为蒸发冷却的方法是必不可少的，该方法通过仅释放捕获的原子中的高温原子来冷却剩余的原子团。我们在光学偶极力陷阱中进行蒸发冷却，以研究原子从陷阱自由落体时的各向异性扩展以及玻色凝聚的特征——凝聚相和非凝聚相的共存。去年，镱原子在玻色凝聚。 Yb原子的一个特点是它有许多稳定的同位素。其中，认为可以使用与已经实现的^ 174 Yb原子的玻色凝聚相同的方法来实现玻色同位素的玻色凝聚。蒸发冷却的最后阶段需要非常微妙的优化。因此，今年我们对蒸发冷却进行了优化，目标是实现^172Yb原子和^176Yb原子的玻色凝聚。结果，我们成功地将 ^<176>Yb 原子冷却到凝结的边缘，原子的各向异性扩散可见。我们还尝试使用^ 172 Yb原子进行光缔合光谱，并成功地实际观察到光缔合共振信号。我们还在日本物理学会和国际激光光谱会议（澳大利亚）以及冷却碱土研究小组（丹麦）上展示了我们的研究成果。