交叉电磁场实现Rydberg原子减速的实验研究

随着激光技术的发展，原子分子的减速与冷却在原子分子的精密光谱测量、光频标应用等科学研究中发挥重要作用。然而，目前只有少数特殊的原子才能用标准的激光Zeeman方法减速。本项目根据原子分子在交叉电磁场中形成双势阱结构的特殊性质，提出一种新的减速方案。如果选择合适的交叉电磁场值，原子分子在交叉场方向会由单势阱结构过渡到双势阱结构，而此过渡区域的Rydberg量子态拥用非常大的电偶极矩，与外电场的相互作用变得也很大。利用这一大电偶极矩特性我们可以让外电场对原子分子产生与运动方向相反的推力，从而实现原子分子的减速。本项目以现有超导磁体为重要实验平台，将Ba原子在交叉场中激发到大电偶极矩Rydberg态，在几个毫米的行程内实现Ba原子的减速。Ba原子具有双电子结构，其能级较为复杂，因此Ba原子减速的实现意味这一交叉场减速方法可以推广到更多原子分子的减速，这对实现其它原子分子的冷却具有重要的意义。

原子分子在交叉电磁场中形成双势阱结构的特殊性质。如果选择合适的交叉电磁场值，原子分子在交叉场方向会由单势阱结构过渡到双势阱结构，而此过渡区域的 Rydberg 量子态拥用非常大的电偶极矩，与外电场的相互作用变得也很大。利用这一大电偶极矩特性我们可以让外电场对原子分子产生与运动方向相反的推力，从而实现原子分子的减速。本项目研究原子在外电磁场中的能级性质及偶极矩特性，研究其形成机理，并将利用外场与原子的偶极相互作用控制原子的运动。