光缔合制备超冷铯分子的温度测量

赵延霆; 元晋鹏; 姬中华; 李中豪; 孟腾飞; 刘涛; 肖连团; 贾锁堂

doi:10.7498/aps.63.193701

摘要

利用光缔合超冷Cs原子形成超冷Cs2分子，采用多光子电离方法对超冷Cs2分子进行探测，对分子扩散过程中分子密度随时间的演化进行测量，获得了超冷Cs2分子的弛豫曲线. 基于一个简单的模型即原子、分子样品的初始分布是位置和速度的高斯函数，通过理论模拟获得了超冷原子、分子样品的温度，测得的原子温度与释放- 再俘获方法获得的结果相符合，这种方法避免了通过探测微弱分子荧光来获得分子温度的弊端，可广泛应用于超冷原子、分子样品的温度测量.

关键词:

Abstract

Ultracold Cs2 molecules have been formed by photoassociation. Using the multiphoton ionization technique, we measure the time-evolution of expanding process in ultracold Cs2 molecule system and obtain the decay curve of photoionization signals. Based on a simple case, where the initial distribution of atomic or molecular sample is a Gaussian function of position and of velocity, we get the sample's temperature by theoretical simulation. The result shows a reasonable agreement with the result of release-recapture method in cold atom sample. This method avoids the disadvantage of detecting the weakly fluorescence and can be widely used for measuring the temperature in cold atom or cold molecule system.

Keywords:

作者及机构信息

1.
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学激光光谱研究所, 太原 030006;

2.
中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（批准号：2012CB921603，2010CB923103）、国家自然科学基金（批准号：61275209，10934004，61378015，11304189）、国家高技术研究发展计划（批准号：2011AA010801）、国家国际科技合作专项（批准号：2001DFA12490）、国家基金创新团队（批准号：61121064）和教育部长江学者和创新团队（批准号：IRT13076）资助的课题.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China;

2.
Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Science, Xi'an 710600, China

Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2012CB921603, 2010CB923103), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61275209, 10934004, 61378015, 11304189), the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2011AA010801), the International Science and Technology Cooperation Program of China (Grant No. 2001DFA12490), the NSFC Project for Excellent Research Team of China (Grant No. 61121064) and the Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University, China (Grant No. IRT13076).

参考文献

[1]	Zhou S Y, Xu Z, Qu Q Z, Zhou S Y, Liu L, Wang Y Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1590(in Chinese) [周蜀渝, 徐震, 屈求智, 周善钰, 刘亮, 王育竹 2009 58 1590]
[2]	Anderson M H, Ensher J R, Matthews M R, Wieman C E, Cornell E A 1995 Science 269 198
[3]	Ma J, Cheng P, Liu W L, Feng G S, Li Y Q, Wu J Z, Xiao L T, Jia S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 223301(in Chinese) [马杰, 陈鹏, 刘文良, 冯国胜, 李玉清, 武寄洲, 肖连团, 贾锁堂 2013 62 223301]
[4]	Semczuk M, Li X, Gunton W, Haw M, Dattani N S, Witz J, Mills A K, Jones D J, Madison K W 2013 Phys. Rev. A 87 052505
[5]	John W, Bagnato V S, Sergio Z, Julienne P S 1999 Rev. Mod. Phys. 71 1
[6]	Jin D S, Ye J 2012 Chemical Reviews 112 4801
[7]	Georgescu I M, Ashhab S, Nori F 2014 Rev. Mod. Phys. 86 153
[8]	DeMille D 2002 Phys. Rev. Lett. 88 067901
[9]	Theis M, Thalhammer G, Winkler K, Hellwig M, Ruff G, Grimm R, Hecker Denschlag J 2004 Phys. Rev. Lett. 93 123001
[10]	Jones K M, Tiesinga E, Paul D L, Julienne P S 2006 Rev. Mod. Phys. 78 483
[11]	Xia Y, Yin Y, Chen H, Deng L, Yin J 2008 Phys. Rev. Lett. 100 043003
[12]	Marangoni B S, Menegatti C R, Marcassa L G 2010 Laser Physics 20 557
[13]	Lett P D, Watts R N, Westbrook C I, Phillips W D, Gould P L, Metcalf H J 1988 Phys. Rev. Lett. 61 169
[14]	He J, Wang J, Qiu Y, Wang Y H, Zhang T C, Wang J M 2008 Acta Phys. Sin. 57 6221(in Chinese) [何军, 王婧, 邱英, 王彦华, 张天才, 王军民 2008 57 6221]
[15]	Courtois J Y, Grynberg G, Lounis B, Verkerk P 1994 Phys. Rev. Lett. 72 3017
[16]	Mitsunaga M, Yamashita M, Koashi M, Iomoto N 1998 Opt. Lett. 23 840
[17]	Peters T, Wittrock B, Blatt F, Halfmann T, Yatsenko L P 2012 Phys. Rev. A 85 063416
[18]	Wang D, Neyenhuis B, de Miranda M H G, Ni K K, Ospelkaus S, Jin D S, Ye J 2010 Phys. Rev. A 81 061404
[19]	Greiner M, Regal C A, Jin D S 2003 Nature 426 537
[20]	Fioretti A, Comparat D, Crubellier A, Dulieu O, Masnou-Seeuws F, Pillet P 1998 Phys. Rev. Lett. 80 4402
[21]	Lambrecht A, Giacobino E, Reynaud S 1996 Quantum Semiclass. Opt. 8 457
[22]	Chang X F, Ji Z H, Yuan J P, Zhao Y T, Yang Y G, Xiao L T, Jia S T 2013 Chin. Phys. B 22 093701
[23]	Ji Z H, Wu J Z, Ma J, Feng Z G, Zhang L J, Zhao Y T, Wang L R, Xiao L T, Jia S T 2010 Chin. Phys. Lett. 27 053701
[24]	Ji Z H, Zhang R R, Ma J, Dong L, Zhao Y T, Jia S T 2009 Chinese Journal of Lasers 36 804(in Chinese) [姬中华, 张冉冉, 马杰, 董磊, 赵延霆, 贾锁堂 2009 中国激光 36 804]
[25]	Wang Y Q 2007 Laser Cooling and Trapping of Atoms (Beijing: Peking University Press) p178 (in Chinese) [王义遒2007原子的激光冷却与陷俘(北京: 北京大学出版社)第178页]
[26]	Jin L, Feng G S, Wu J Z, Ma J, Wang L R, Xiao L T, Jia S T 2013 Chin. Phys. B 22 088701

施引文献

[1]	Zhou S Y, Xu Z, Qu Q Z, Zhou S Y, Liu L, Wang Y Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1590(in Chinese) [周蜀渝, 徐震, 屈求智, 周善钰, 刘亮, 王育竹 2009 58 1590]
[2]	Anderson M H, Ensher J R, Matthews M R, Wieman C E, Cornell E A 1995 Science 269 198
[3]	Ma J, Cheng P, Liu W L, Feng G S, Li Y Q, Wu J Z, Xiao L T, Jia S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 223301(in Chinese) [马杰, 陈鹏, 刘文良, 冯国胜, 李玉清, 武寄洲, 肖连团, 贾锁堂 2013 62 223301]
[4]	Semczuk M, Li X, Gunton W, Haw M, Dattani N S, Witz J, Mills A K, Jones D J, Madison K W 2013 Phys. Rev. A 87 052505
[5]	John W, Bagnato V S, Sergio Z, Julienne P S 1999 Rev. Mod. Phys. 71 1
[6]	Jin D S, Ye J 2012 Chemical Reviews 112 4801
[7]	Georgescu I M, Ashhab S, Nori F 2014 Rev. Mod. Phys. 86 153
[8]	DeMille D 2002 Phys. Rev. Lett. 88 067901
[9]	Theis M, Thalhammer G, Winkler K, Hellwig M, Ruff G, Grimm R, Hecker Denschlag J 2004 Phys. Rev. Lett. 93 123001
[10]	Jones K M, Tiesinga E, Paul D L, Julienne P S 2006 Rev. Mod. Phys. 78 483
[11]	Xia Y, Yin Y, Chen H, Deng L, Yin J 2008 Phys. Rev. Lett. 100 043003
[12]	Marangoni B S, Menegatti C R, Marcassa L G 2010 Laser Physics 20 557
[13]	Lett P D, Watts R N, Westbrook C I, Phillips W D, Gould P L, Metcalf H J 1988 Phys. Rev. Lett. 61 169
[14]	He J, Wang J, Qiu Y, Wang Y H, Zhang T C, Wang J M 2008 Acta Phys. Sin. 57 6221(in Chinese) [何军, 王婧, 邱英, 王彦华, 张天才, 王军民 2008 57 6221]
[15]	Courtois J Y, Grynberg G, Lounis B, Verkerk P 1994 Phys. Rev. Lett. 72 3017
[16]	Mitsunaga M, Yamashita M, Koashi M, Iomoto N 1998 Opt. Lett. 23 840
[17]	Peters T, Wittrock B, Blatt F, Halfmann T, Yatsenko L P 2012 Phys. Rev. A 85 063416
[18]	Wang D, Neyenhuis B, de Miranda M H G, Ni K K, Ospelkaus S, Jin D S, Ye J 2010 Phys. Rev. A 81 061404
[19]	Greiner M, Regal C A, Jin D S 2003 Nature 426 537
[20]	Fioretti A, Comparat D, Crubellier A, Dulieu O, Masnou-Seeuws F, Pillet P 1998 Phys. Rev. Lett. 80 4402
[21]	Lambrecht A, Giacobino E, Reynaud S 1996 Quantum Semiclass. Opt. 8 457
[22]	Chang X F, Ji Z H, Yuan J P, Zhao Y T, Yang Y G, Xiao L T, Jia S T 2013 Chin. Phys. B 22 093701
[23]	Ji Z H, Wu J Z, Ma J, Feng Z G, Zhang L J, Zhao Y T, Wang L R, Xiao L T, Jia S T 2010 Chin. Phys. Lett. 27 053701
[24]	Ji Z H, Zhang R R, Ma J, Dong L, Zhao Y T, Jia S T 2009 Chinese Journal of Lasers 36 804(in Chinese) [姬中华, 张冉冉, 马杰, 董磊, 赵延霆, 贾锁堂 2009 中国激光 36 804]
[25]	Wang Y Q 2007 Laser Cooling and Trapping of Atoms (Beijing: Peking University Press) p178 (in Chinese) [王义遒2007原子的激光冷却与陷俘(北京: 北京大学出版社)第178页]
[26]	Jin L, Feng G S, Wu J Z, Ma J, Wang L R, Xiao L T, Jia S T 2013 Chin. Phys. B 22 088701

[1]	戈迪, 赵国鹏, 祁月盈, 陈晨, 高俊文, 侯红生. 等离子体环境中相对论效应对类氢离子光电离过程的影响. , 2024, 73(8): 083201. doi: 10.7498/aps.73.20240016
[2]	赵婷, 宫毛毛, 张松斌. 氦原子贝塞尔涡旋光电离的理论研究. , 2024, 73(24): . doi: 10.7498/aps.73.20241378
[3]	杨鑫宇, 彭志敏, 丁艳军, 杜艳君. 基于宽带紫外吸收的火焰温度和OH/NH/NO浓度同步测量. , 2022, 71(17): 173301. doi: 10.7498/aps.71.20220208
[4]	王倩, 赵江山, 范元媛, 郭馨, 周翊. 不同缓冲气体中ArF准分子激光系统放电特性分析. , 2020, 69(17): 174207. doi: 10.7498/aps.69.20200087
[5]	涂婧怡, 陈赦, 汪沨. 光电离速率影响大气压空气正流注分支的机理研究. , 2019, 68(9): 095202. doi: 10.7498/aps.68.20190060
[6]	戚晓秋, 汪峰, 戴长建. 碱金属原子的光激发与光电离. , 2015, 64(13): 133201. doi: 10.7498/aps.64.133201
[7]	胡晨阳, 刘文良, 徐润东, 武寄洲, 马杰, 肖连团, 贾锁堂. 利用双光缔合光谱技术直接测量超冷铯分子0u+(6S1/2+6P1/2)长程态的转动常数的实验研究. , 2015, 64(14): 143302. doi: 10.7498/aps.64.143302
[8]	蓝丽娟, 丁艳军, 贾军伟, 杜艳君, 彭志敏. 可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究. , 2014, 63(8): 083301. doi: 10.7498/aps.63.083301
[9]	单晓斌, 赵玉杰, 孔蕊弘, 王思胜, 盛六四, 黄明强, 王振亚. ArCO团簇光电离的实验和理论研究. , 2013, 62(5): 053602. doi: 10.7498/aps.62.053602
[10]	汪丽蓉, 冯薪林, 马杰, 赵延霆, 肖连团, 贾锁堂. 超冷铯分子0g-长程态的振转光谱研究. , 2013, 62(18): 183301. doi: 10.7498/aps.62.183301
[11]	许振宇, 刘文清, 刘建国, 何俊峰, 姚路, 阮俊, 陈玖英, 李晗, 袁松, 耿辉, 阚瑞峰. 基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究. , 2012, 61(23): 234204. doi: 10.7498/aps.61.234204
[12]	杨艳, 姬中华, 元晋鹏, 汪丽蓉, 赵延霆, 马杰, 肖连团, 贾锁堂. 超冷铷铯极性分子振转光谱的实验研究. , 2012, 61(21): 213301. doi: 10.7498/aps.61.213301
[13]	元晋鹏, 姬中华, 杨艳, 张洪山, 赵延霆, 马杰, 汪丽蓉, 肖连团, 贾锁堂. 飞行时间质谱探测磁光阱中超冷分子离子的实验研究. , 2012, 61(18): 183301. doi: 10.7498/aps.61.183301
[14]	孙长平, 王国利, 周效信. F3+和Ne4+离子的光电离截面的理论计算. , 2011, 60(5): 053202. doi: 10.7498/aps.60.053202
[15]	牛英煜, 王荣, 修俊玲. 两束啁啾脉冲控制下的H+D+光缔合反应研究. , 2011, 60(12): 123402. doi: 10.7498/aps.60.123402
[16]	童凯, 崔卫卫, 汪梅婷, 李志全. 一维缺陷光子晶体温度的测量. , 2008, 57(2): 762-766. doi: 10.7498/aps.57.762
[17]	孙晓鹏, 冯志芳, 李卫东, 贾锁堂. Λ型原子-分子三能级系统的分子转化率问题. , 2007, 56(10): 5727-5733. doi: 10.7498/aps.56.5727
[18]	汪丽蓉, 马杰, 张临杰, 肖连团, 贾锁堂. 基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光缔合光谱的实验研究. , 2007, 56(11): 6373-6377. doi: 10.7498/aps.56.6373
[19]	黄超群, 卫立夏, 杨斌, 杨锐, 王思胜, 单晓斌, 齐飞, 张允武, 盛六四, 郝立庆, 周士康, 王振亚. HFC-152a的同步辐射真空紫外光电离和光解离研究. , 2006, 55(3): 1083-1088. doi: 10.7498/aps.55.1083
[20]	王思胜, 孔蕊弘, 田振玉, 单晓斌, 张允武, 盛六四, 王振亚, 郝立庆, 周士康. Ar?NO团簇的同步辐射光电离研究. , 2006, 55(7): 3433-3437. doi: 10.7498/aps.55.3433

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