论文部分内容阅读
本学位论文的工作分成两个部分。第一部分研究了磁四极阱中原子的参量冷却，第二部分研究了中性原子的mini势阱和高频导引。
由于磁四极阱是非简谐阱，被囚禁的原子蕴涵着极其丰富的非线性物理现象。本学位论文展示了，利用参量激发，能量选择地搬走磁阱中的热原子，是一种新的冷却原子的方法。采用直接模拟蒙特卡罗方法，本文研究了四极阱中原子温度对激发频率的依赖关系，证明了囚禁的原子在较低的激发频率处被冷却。本论文还研究了激发幅度和原子的弹性碰撞速率对冷却温度的影响，得出了一些很重要并且很有趣的结果。为了证实理论模拟结果，我们建立了一套参量冷却实验装置，开展了相应的实验研究。本论文对我们的实验装置和实验程序进行了非常详细的介绍，并且给出了参量冷却的实验结果。实验得到的原子团温度相对于激发频率的关系曲线与数值模拟的结果是一致的。采用参量冷却技术，原子团的温度降低了10％。
根据Maxwell方程，磁场强度的空间极大值点是不存在的，所以静磁阱只能囚禁弱场俘获态(week—field-seeking)的原子。本论文提出了原子射频导引的一个技术方案，该方案可以实现强场俘获态(strong－field—seeking)原子的二维囚禁。为了有利于射频导引的原子装载，笔者建立了国内第一套mini势阱实验装置，并且将射频导引组装到该系统中，使它们成为一个整体。本论文详细介绍了mini势阱和射频导引的原理、设计、实验平台的建立以及实验程序，并且给出了初步的实验结果。约5×107个铷原子被腔外的磁光阱俘获，经过偏振梯度冷却后温度降低到20μK左右。激光冷却的原子光抽运到｜F=2，mF=2)磁子能级后被四极阱囚禁，四极阱中的原子数为2×107。磁囚禁的原子利用另外一对四极阱线圈向下转移了28 mm。我们对转移过程进行了优化，以减少转移带来的原子团加热，有8×106个原子被转移到了mini四极阱的中心位置。紧接着原子被mini四极阱囚禁，并被装载到mini QUIC阱中。Mini势阱囚禁的原子数目约为3×106，温度在300μK左右。本文下一步的工作努力就是采用mini QUIC阱正下方的射频导引实现原子的二维囚禁。