ナトリウム原子のデルタキック冷却の研究とボース・アインシュタイン凝縮

钠原子的Delta急速冷却和玻色-爱因斯坦凝聚的研究

• 批准号: 16740233
• 负责人: 青木 貴稔
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyoto University (2005)Tokyo University of Science (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740233/
• 关键词: 原子光学; レーザー冷却

レーザー冷却されトラップされたナトリウム原子をトラップから開放し、自由発展後に磁場をパルス状に印加しデルタキック冷却を行った。はじめ原子雲の温度は80μKだったが、自由発展時間が長くなるにつれて、温度が下がったことを観測した。またこの実験結果は、理論曲線と良く一致している。最後に自由発展時間を22msにすることで、温度2μKを実現した。これは原子が1光子の吸収放出による反跳温度限界以下である。このことは、従来の光ポテンシャルではなく、磁場ポテンシャルを用いたことに起因するものであり、本研究における手法の利点が実証されたことになる。また、冷却比40倍というのは、中性原子のデルタキック冷却の研究の中で、最も効率の良い冷却を実現できたことになる。また、本年度は、実際にボース・アインシュタイン凝縮の基礎研究を行った。まず、熱原子に光ポテンシャルパルスを印加する実験を行った。すると、パルス時間を長くするにつれて温度が下がる現象を観測したが、温度が振動する様子は観測できなかった。デルタキック冷却ではなく、蒸発冷却が支配的に起こっているものと思われる。これは、パルス時間30ms程度では、原子間衝突を無視できないことが原因であると考えられる。したがって、かなり速いパルスが必要であることがわかった。また、ボース・アインシュタイン凝縮体を光トラップ中に生成した。このとき、凝縮体の平均場をデルタキックで制御できると考えられる。そこで、平均場の大きさを観測するために、原子のプロファィルを詳細に解析することで、熱原子分布とボース・アインシュタイン凝縮体分布を可視的に分離することに成功した。今後は、デルタキックによる凝縮体の平均場制御の研究を行うことができるものと考えられる。現在、磁場によるデルタキック冷却の成果を論文にまとめて、Physical Review Aに投稿中である。

激光冷却并捕获的钠原子从陷阱中释放出来，自由演化后，施加脉冲磁场进行δ-kick冷却。最初，原子云的温度为80 μK，但随着自由演化时间变长，温度降低。而且，该实验结果与理论曲线非常吻合。最后，通过将自由显影时间设置为 22ms，我们实现了 2μK 的温度。由于原子吸收和发射一个光子，该温度低于反冲温度极限。这是由于使用了磁场势而不是传统的光学势，并且证明了本研究中使用的方法的优势。此外，40倍的冷却比意味着我们在中性原子Delta-kick冷却的研究中实现了最高效的冷却。另外，今年我们实际上进行了玻色-爱因斯坦凝聚的基础研究。首先，我们进行了一项实验，将光势脉冲施加到热原子上。结果，他们观察到温度随着脉冲时间增加而降低的现象，但没有观察到温度振荡的迹象。似乎主要发生的是蒸发冷却而不是德尔塔反冲冷却。这被认为是由于在约30ms的脉冲时间下，原子之间的碰撞不能被忽略。因此，发现需要相当快的脉冲。此外，玻色-爱因斯坦凝聚态是在光陷阱中产生的。此时，认为可以通过δ冲击来控制凝结水的平均场。因此，为了观察平均场的大小，我们通过详细分析原子轮廓，成功地在视觉上分离了热原子分布和玻色-爱因斯坦凝聚态分布。将来，将有可能研究使用三角踢的凝结水平均场控制。我们目前正在将使用磁场的 Delta 反冲冷却结果汇编成一篇论文，并将其提交给 Physical Review A。

项目成果

Dependence of Berry's phase for atom on a sign of the g factor in the rotating magnetic field

原子 Berry 相位对旋转磁场中 g 因子符号的依赖性

• DOI: 10.1103/physreva.71.054101
• 发表时间: 2005-05-27
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: A. Morinaga;T. Aoki;M. Yasuhara
• 通讯作者: M. Yasuhara