超冷原子分子气体中量子散射过程的控制

In ultracold gases, the elastic scatterings between atoms or molecules determine the intensity and characters of the effective interactions, and the two-body or three-body inelastic scatterings can lead collisional losses. Thus, the control of scattering processes is very important for the study of ultracold gases. In recent years, many new kinds of ultracold gases, e.g., ultracold gases of alkali-earth (like) atoms, ultracold gases with synthetic gauge potential, or ultracold gases of molecules, have been realized and attracted many attentions. Based on our previous works, we will continue to apply the rigorous theories of quantum few-body problems on these new systems and study how to control the scattering processes in these systems, as well as the related few-body problems. We will (1) study the control of the scattering processes related to the orbital Feshbach resonance in alkali-earth (like) atoms; (2) develop new methods to control two-body scattering processes with electric or magnetic fields; (3) study the control of scattering processes in ultracold gases of magnetic atoms or molecules; (4) study how to suppress the collisional losses of ultracold gases; (5) study the influence of the complex external potential (including the confinement potential and synthetic gauge potential) on the scattering processes. In addition, we will continue to collaborate with the experimental groups, try to verify our theoretical results experimentally, and to solve critical issues for real experiments.

在超冷气体中，原子分子之间的弹性散射决定了系统中有效相互作用强度和性质，两体或三体非弹性散射则会导致碰撞损失。因此，对于散射过程的有效控制是超冷气体研究中的关键问题之一。近年来，超冷碱土金属气体、具有人工规范势的超冷原子气体、超冷分子气体等等一批新的超冷气体得以实现，并引起了广泛关注。我们将在过去工作的基础上，继续把量子少体问题的严格理论应用到这些新系统中，探索如何对这些系统中的散射过程进行有效的控制，并研究相关的量子少体问题。我们将（1）研究和碱土金属中轨道Feshbach共振有关的散射控制问题；（2）发展利用电磁场控制两体散射的新手段；（3）研究磁性原子和超冷分子等系统中的散射控制问题；（4）探索抑制超冷气体中碰撞损失的方法。（5）研究复杂外势（包括约束势和人工规范势）对超冷原子散射的影响。同时，我们还将继续和国内外实验小组合作，力争在实验上验证我们的理论结果，并解决实验中的实际问题。

我们对超冷原子分子气体中量子散射过程的控制进行了一系列深入的探索 ,得到了很多结果,共在Nature Physics, Physical Review Letters等杂志发表论文17篇。.. 我们提出利用约束诱导共振操控超冷原子间非弹性散射、放大自旋交换相互作用的方法，被慕尼黑大学Immanuel Bloch和Simon Föling领导的实验组实现。这是冷原子实验中第一次实现对自旋交换相互作用的共振增强。以此为契机，我们进一步系统性的发展了计算各类复杂约束中超冷原子两体问题的有效方法，并得出了具有任意各向异性的三维简谐约束中相互作用超冷原子两体能谱的解析解。.. 我们还将Raman诱导规范势技术推广到两体物理，提出利用带有动量转移的Raman光产生一种不改变单体哈密顿量，却能改变两体相互作用的“人工两体规范势”。该工作发表后，澳大利亚Swinburne科技大学胡辉、刘夏姬小组立刻研究了此系统的多体问题，发现这种新型相互作用可以诱导Fulde-Ferrell超导态等重要效应。.此外，我们导出了存在自旋-轨道耦合的超冷气体中的檀(Tan)关系、给出了腔量子电动力学中窄线宽磁诱导透明的产生方法，并和山西大学张靖实验组以及张天才实验组合作，研究了超冷气体中光控p波Feshbach共振的性质和腔量子电动力学系统中的双稳态问题。