超冷nS銫里德堡原子的長(zhǎng)程相互作用.pdf

1、里德堡原子是外層電子被激發(fā)且主量子數(shù)很大的高激發(fā)態(tài)原子。與基態(tài)原子相比，具有很多獨(dú)特的性質(zhì)。比如壽命長(zhǎng)(～n3)，能級(jí)間隔小（～n-3），電偶極矩(～n2)大，原子間具有很強(qiáng)的長(zhǎng)程相互作用。極化率大(～n7)，極易受到外場(chǎng)的影響，可以通過(guò)外場(chǎng)調(diào)節(jié)原子的能級(jí)以及原子間的相互作用。早期里德堡原子的研究主要在熱原子樣品中進(jìn)行，但是熱環(huán)境中具有熱運(yùn)動(dòng)大，多普勒展寬等諸多局限性。隨著激光冷卻和俘獲技術(shù)的完善，利用該技術(shù)制備超冷里德堡原子，其溫度達(dá)

2、μK量級(jí)，幾乎可以看作是靜止的，這時(shí)里德堡原子的動(dòng)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其相互作用的勢(shì)能，從而可方便研究里德堡原子的長(zhǎng)程相互作用以及激發(fā)阻塞效應(yīng)。
　　由于里德堡原子的極化率很大，極易受到外電場(chǎng)的影響，因而我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)外電場(chǎng)達(dá)到操控里德堡原子相互作用的目的。壽命很長(zhǎng)，可以在微秒范圍內(nèi)研究它們之間的相互作用。里德堡原子之間強(qiáng)偶極-偶極相互作用和van der Waals相互作用，使原子能級(jí)發(fā)生平移進(jìn)而產(chǎn)生激發(fā)阻塞效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)單

3、里德堡原子的激發(fā)，使里德堡原子成為構(gòu)建量子邏輯門(mén)和量子存儲(chǔ)的備選介質(zhì)。里德堡原子成為人們研究的熱點(diǎn)。
　　本文的主要工作是在獲得超冷銫原子的基礎(chǔ)上，利用雙光子激發(fā)獲得超冷nS銫里德堡原子。通過(guò)脈沖場(chǎng)電離的方法以及微通道板探測(cè)技術(shù)獲得里德堡原子之間相互作用產(chǎn)生的離子信號(hào)和原子信號(hào)來(lái)研究超冷nS態(tài)銫里德堡原子的長(zhǎng)程相互作用。改變相互作用時(shí)間以及激發(fā)光的脈沖寬度來(lái)觀察其離子信號(hào)和原子信號(hào)的變化趨勢(shì)，研究其長(zhǎng)程相互作用和激發(fā)阻塞效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)

4、結(jié)果與理論相一致。本文的創(chuàng)新工作分為如下幾個(gè)部分:
　　1、實(shí)驗(yàn)上通過(guò)改變nS態(tài)超冷銫里德堡原子的相互作用時(shí)間以及激發(fā)光的脈沖寬度來(lái)研究超冷銫里德堡原子的電離特性，獲得了超冷銫里德堡原子向超冷等離子體的轉(zhuǎn)化，并對(duì)其初始電離機(jī)制進(jìn)行了分析。針對(duì)70S超冷銫里德堡原子的電離率進(jìn)行了計(jì)算，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論一致。
　　2、實(shí)驗(yàn)上通過(guò)改變激發(fā)光的強(qiáng)度和脈沖寬度對(duì)nS態(tài)超冷銫里德堡原子的激發(fā)阻塞效應(yīng)做了系統(tǒng)的研究，獲得了nS(60-70)