超冷费米气体中用分子暗态光学控制Feshbach共振和有效范围的研究

The study of cold atoms, especially ultracold atomic gases, is currently a very active topic in the field of atomic, molecular and optical physcis. Recent decades have been seen its rapid development and tremendous achievements. Magnetic Feshbach resonances play a very important role in the process, however, due to large inductance, it is not easy to spatially and temporally modulate the interation strength on short lengths and fast time scales, which can not satisfy the devolopment of the future experiments. Optical Feshbach resonances can offer more flexiblities in principle, but light-induced inelastic collisions and accompanying loss limit its practical applicability. We propose a general optical method to control the scatter length and effective range using molecular dark state in 6Li Fermi gases, while supressing spontaneous scattering by quantum interference. We also plan to study the non-equilibrium dynamics of strongly interacting Fermi gas when the scattering length is optically changed very fast. This technique of optical method will open many new fields of study, such as simulating a sonic analogue of black holes, supersolid and new cooling mechanisms with narrow Feshbach resonance.

冷原子、特别是超冷原子气体的研究是当前原子分子和光物理领域内的重要课题和研究热点， 最近的几十年见证了其迅猛发展和所取得的巨大成就。磁场可控的Feshbach 在其中扮演了极其重要的作用，可由于其具有大的电感而不容易快速的时空调制从而不能满足未来实验的要求。 光学可控的Feshbach已经引起了极大地兴趣， 可由于不能消除其非弹性碰撞引起的原子损失而没有被广泛的应用。 我们将研究利用两个6Li原子碰撞的束缚分子态所形成的光学"暗态"去控制散射长度和有效范围， 由于量子干涉， 非弹性碰撞引起的原子损失可以被极大地抑制。我们也将测量在这光学可控的Feshbach中当散射长度快速变化时所导致的强相互作用费米气体的非平衡动力学。我们的研究将打开许多新奇的研究领域，比如模拟黑洞的声波类比、超固体和利用窄的Feshbach所导致的新的冷却机制。

冷原子、特别是超冷原子气体的研究是当前原子分子和光物理领域内重要课题和研究热点， 最近的几十年见证了其迅猛发展和所取得的巨大成就。 这不仅仅体现在短短的几年内就有五次诺贝尔物理奖授予了与冷原子或冷离子领域相关的物理学家，而且冷原子的研究已经深刻的影响了许多其他研究领域比如高温超导、超流、凝聚态、核物理及等离子体等。 超冷简并费米气体的研究是其最为重要的进展之一。我们依托华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室， 在国家自然科学基金委的资助下，实现了全光冷却和俘获两成份的6Li费米原子气体的量子简并和分子的玻色爱因斯坦凝聚。发展了新的光学技术控制原子间的相互作用，即所谓的Feshbach共振；发展了新的磁场控制和反馈技术，使磁场的精度控制在10^-5; 利用RF技术精确的测量了6Li窄Feshbach共振的密度引起的钟频移以及Feshbach共振的磁场。 在标度不变的强相互作用超冷费米原子气体Efimovian膨胀以及多体费米气体的量子绝热捷径，发现了新物理，验证了量子的气体的动力学对称性和时间的反演特性， 观察的结果具有普适性， 研究成果为超冷原子气体中少体强相互作用物理在多体系统中的呈现提供了新的实验思路，在未来的冷原子研究中具有重要的应用前景，将打开许多新的研究视角。.本项目所发展的Feshbach共振磁场和光场调控技术以及研究的Efimivian膨胀对将来研究高温超导以及新奇的量子相变打下实验测量有效范围以及研究散射长度快速变化所导致的非平衡动力学特性。 这一强相互作用的多体系统的普适的时间响应将对理论、计算和实验提供新的机会，得到精确的反馈，更好理解自然。