费米极化子和玻色相变的实验研究

自旋极化的费米体系在空间上发生相位分离，当自旋极化度大于Clogston 极限时，所有自旋较少的费米成分形成准粒子态的费米极化子；利用磁场控制原子间的相互作用，产生费米极化子和玻色分子之间的相变。我们将利用玻色－费米体系中的蒸发冷却和感应冷却，形成简并费米气体，并在电偶极势阱中制备自旋极化的简并费米气体，研究自旋极化费米气体中非均匀超流体的形成和相位分布，并用费米极化子理论进行分析。利用磁场Feshbach共振调节原子间的相互作用，观察费米极化子和玻色分子间的相变，初步研究此相变过程的热力学行为。

由于具有可操控性，冷原子物理研究已经成为原子分子物理的一个热点研究方向。随着实验技术的进一步发展，人们对冷原子的操控更加精确和多样。例如，利用磁场Feshbach共振，可以调节原子之间的相互作用，形成费米极化子和玻色分子等不同位相；利用射频诱导跃迁，可以操控不同自旋态上的布居粒子数；通过控制激光频率，可以同时囚禁不同原子。通过此项目的实施，我们实验获得锂、铷和钾三组分玻色－费米混合冷原子体系，并对Feshbach共振强相互区间费米体系的一些性质进行了理论研究。主要工作成果包括：1）建立了一套玻色－费米混合体系的实验装置，获得了锂、铷和钾三组分玻色－费米混合冷原子体系；2）在从事钾原子冷却过程中，探测了激光放大芯片频率边带对实验参数的依赖关系，并发现激光边带效应会影响囚禁冷原子数目；3）在从事锂原子冷却过程中，利用多频率激光冷却方法提高囚禁冷原子数目；4）理论研究了Feshbach共振宽度和自旋轨道耦合等过程对费米气体性质的影响。标有此项目资助的文章包括4篇Phys. Rev. A、1篇Opt. Lett.和1篇中国科学（外文版）综述文章。通过此项目的顺利实施，建立了研究玻色－费米混合冷原子体系特性的实验平台，并对强相互作用费米体系的一些性质进行了前期理论研究。