全光学的に生成したアルカリ原子のボース凝縮体における量子渦ダイナミクス

全光学产生的碱原子玻色凝聚中的量子涡旋动力学

• 批准号: 03J05491
• 负责人: 小林 淳
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J05491/
• 关键词: レーザー冷却; ボース凝縮; ルビジウム原子; 量子渦; ラマン遷移; CO2レーザー; CO_2レーザー; 光トラップ; ラゲールガウスビーム

本研究では一昨年度までに、CO2レーザーを用いた全光学的手法によるスピン自由度を持ったRb原子のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の生成に成功している。本研究の目的は、こうして生成したBECのスピン自由度を生かした実験として、ラゲールガウスビームというドーナッツ形のレーザーを用いた誘導ラマン遷移を行うことによってBECのスピンを操作し、量子渦を生成しその研究を行うことであった。そのための光源を昨年度までに作成し、実際に誘導ラマン遷移によるBECのスピンの操作にも成功している。しかし、その後の詳細な実験結果から、誘導ラマン遷移を効率よく行うためには誘導ラマン遷移に用いるビームの強度分布が一定である必要があると判明した。このためラゲールガウスビームのような中心付近の光強度の不均一が非常大きいビームでは、効率よくラマン遷移を行うことができないことがわかった。そのため、BECのスピン自由度を生かしたもう一つの実験として、準静電場を用いた新しいスピン操作方法の提案と実験を行った。CO2レーザーはRb原子の共鳴周波数に比べ非常に周波数が小さいため、準静電場と呼ばれている。これまでの研究ではこのような低周波数領域の電場と原子のスピンとの相互作用については、その大きさが非常に小さいということもあり、あまり研究されてこなかった。本研究で用いている高出力のCO2レーザーを強く集光することにより得られる非常に強い光電場を利用することによって、はじめて観測が可能となったのである。本研究ではこの相互作用の大きさの理論的な見積もりを行うと共に、実験においてもCO2レーザーの光強度を変調することで実際にスピンの操作を行い、この相互作用の大きさの精度の良い評価に成功した。また、この研究の成果を日本物理学会および投稿論文において報告した。

This study で は last year ま で に, CO2 レ ー ザ ー を with い た all-optical gimmick に よ る ス ピ ン freedom を hold っ た Rb atoms の ボ ー ス · ア イ ン シ ュ タ イ ン condensation (BEC) の generated に successful し て い る. は の purpose, this study こ う し て generated し た BEC の ス ピ ン freedom born を か し た be 験 と し て, ラ ゲ ー ル ガ ウ ス ビ ー ム と い う ド ー ナ ッ ツ form の レ ー ザ ー を with い た induced ラ マ ン line migration を う こ と に よ っ て BEC の ス ピ ン を し operation, quantum vortex を generated し そ の を line う こ と で あ っ た. そ の た め の light を yesterday annual ま で に し, consummate the event be に induced ラ マ ン migration に よ る BEC の ス ピ ン の operation に も successful し て い る. し か し, そ の の after detailed な be 験 results か ら, induced ラ マ を ン migration rate of unseen よ く line う た め に は induced ラ マ ン migration に with い る ビ ー ム の intensity distribution が certain で あ る necessary が あ る と.at し た. こ の た め ラ ゲ ー ル ガ ウ ス ビ ー ム の よ う な center pay nearly の light intensity の heterogeneity が very large き い ビ ー ム で は, sharper rate よ く ラ マ ン line migration を う こ と が で き な い こ と が わ か っ た. そ の た め, BEC の ス ピ ン freedom born を か し た も う a つ の be 験 と し を て, quasi static field with い た new し い ス ピ ン operation method proposed の と be 験 を line っ た. CO2 レ ー ザ ー は Rb atoms の resonance frequency count に than べ very に cycle for small が さ い た め, quasi static electric field と shout ば れ て い る. こ れ ま で の research で は こ の よ う な low-frequency と atomic number field の electric field の ス ピ ン と の interaction に つ い て は, そ の big き さ が very small に さ い と い う こ と も あ り, あ ま り research さ れ て こ な か っ た. This research で い て い る force の higher CO2 レ ー ザ ー を strong く concentrated す る こ と に よ り must ら れ る very strong に い photovoltaic field を use す る こ と に よ っ て, は じ め て 観 が measurement may と な っ た の で あ る. This study で は こ の interaction の big き さ の theory な see product も り を line う と に, be 験 に お い て も CO2 レ ー ザ ー の light intensity を - adjustable す る こ と で be interstate に ス ピ ン の を line い operation, こ の interaction の big き さ の い の good precision evaluation 価 に successful し た. Youdaoplaceholder0, <s:1> research achievements of <s:1> を paper submitted to the Physical Society of Japan および にお て て report た た.

项目成果

table all-optical formation of Bose-Einstein condensate using pointing-stabilized optical trapping beams

表使用指向稳定的光学捕获光束全光学形成玻色-爱因斯坦凝聚体

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics B 83・1
• 作者: J.Kobayashi;Y.Izumi;M.Kumakura;Y.Takahashi
• 通讯作者: Y.Takahashi