利用梯度电场测量里德堡钠原子偶极矩的实验研究
批准号:
11674359
项目类别:
面上项目
资助金额:
72.0 万元
负责人:
刘红平
依托单位:
学科分类:
外场中的原子分子性质及其调控
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
张珊珊、辛培培、成红、袁明虎
中文摘要
原子的偶极矩与其主量子数n平方成正比,对应于n=50的里德堡原子其诱导偶极矩高达6000个德拜,远大于其基态的偶极矩(<1个德拜),人们利用这一性质实现了里德堡原子间的强偶极相互作用。但是,原子处于不同量子态时的偶极矩大小并不相同,并且还与原子量子亏损和所处外场大小相关。如果将里德堡原子处于外梯度电场中,原子将受到较强的作用力而改变运动。原子在梯度电场中所受的力与原子的偶极矩和电场梯度大小成正比。基于这个原理,本项目以现有的里德堡原子飞行时间谱仪为平台,将带电的微米尺寸的金属丝置于中空的法拉第圆筒形成圆柱形的梯度电场,然后将经过氦气超声束冷却了的钠原子束导入金属丝附近,利用原子成像技术探测里德堡原子在梯度电场中的偏转,由于所构造的梯度电场具有严格的数学解析形式,从而可以定量测量里德堡原子的平均偶极矩,这对原子的内部量子态信息了解和其偶极应用具有重要意义。
英文摘要
The electric dipole moment of atom is proportional to its principal quantum number n. For example, the dipole moment value of atom of n=50 is much larger than that in the ground state (<1 Debye), based on which people have realized the strong dipole-dipole interaction between atoms. However, the dipole moment of atom has different values in different quantum states, even in the same quantum states but in different external electric fields, which leads to difficulty in determining its exact value. If Rydberg atom is placed in a gradient electric field, it will feel a strong force and change its kinetic motion, based on which we can measure the dipole moment value. In this application, we will form a gradient electric field by placing a metal wire in the center of a Faraday Cylinder at the end of a time-of-flight spectrometer and then guide the sodium atom cooled by supersonic helium beam close to the wire. The atom deflection from the wire can be recorded by the imaging system and reversely we can estimate the net dipole moment of Rydberg atom since the gradient field has a strict mathematical expression. This research is meaningful in obtaining the quantum state information of atom and its application in dipole-dipole interactions.
原子的偶极矩与其主量子数n平方成正比,n=50时,原子偶极矩可达6000德拜,是基态原子偶极矩的6000倍以上,人们利用这一性质实现了里德堡原子间的强偶极相互作用。里德堡原子的偶极矩大小与原子的量子态、原子量子数亏损以及所处外场的大小相关。处于梯度电场中的里德堡原子会受到力的作用,受力的大小与偶极矩和电场梯度的大小成正比。本项目中我们通过施加一微弱电场,实现钠原子ns和np的耦合,通过激光频率调谐制备出红态原子;并且通过成像观测里德堡钠原子在静态梯度电场中的飞行轨迹再推算出原子平均偶极矩大小;我们还通过原子飞行时间测量和成像观测了里德堡态钠原子在含时梯度电场中的飞行动力学性质和偶极选择性质。本项目研究了里德堡原子在外场中的能级性质以及偶极矩特性,对原子的内部量子态信息了解和其偶极应用具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Enhanced fully optically pumped magnetic resonance with optical sideband auxiliary pumping
具有光边带辅助泵浦的增强型全光泵浦磁共振
DOI:
10.1364/ol.45.000105
发表时间:
2019
期刊:
Optics Letters
影响因子:
3.6
作者:
[Jiang Z. Y., Liu X. C., Lin P. W., Qu J. F., Liu H. P.]
通讯作者:
Liu H. P.
Creating high-purity angular-momentum-state Rydberg atoms by a pair of unipolar laser pulses
通过一对单极激光脉冲产生高纯度角动量态里德伯原子
DOI:
10.1103/physreva.97.043425
发表时间:
2018-04
期刊:
PHYSICAL REVIEW A
影响因子:
2.9
作者:
[Xin PeiPei, Cheng Hong, Zhang ShanShan, Wang HanMu, Xu ZiShan, Liu HongPing]
通讯作者:
Liu HongPing
Above-threshold ionization through Rydberg state population
通过里德堡态粒子实现高于阈值的电离
DOI:
10.1016/j.physleta.2017.02.035
发表时间:
2017-04
期刊:
Physics Letters A
影响因子:
2.6
作者:
[Xin Pei Pei, Yuan Ming Hu, Wang Han Mu, Yang Hai Feng, Liu Hong Ping]
通讯作者:
Liu Hong Ping
Exploring tunneling time by instantaneous ionization rate in strong-field ionization
通过强场电离中的瞬时电离率探索隧道时间
DOI:
10.1364/oe.25.023493
发表时间:
2017
期刊:
Optics express
影响因子:
3.8
作者:
[MINGHU YUAN, PEIPEI XIN, TIANSHU CHU, HONGPING LIU]
通讯作者:
HONGPING LIU
Electromagnetically induced transparency of87Rb in a buffer gas cell with magnetic field
磁场缓冲气室中 Rb-87 的电磁诱导透明度
DOI:
10.1088/1361-6455/aa6824
发表时间:
2017
期刊:
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
影响因子:
--
作者:
[Hong Cheng, Han-Mu Wang, Shan-Shan Zhang, Pei-Pei Xin, Jun Luo, Hong-Ping Liu]
通讯作者:
Hong-Ping Liu
共 13 条
微波协助下电场中里德堡原子动力学控制的实验研究
-
批准号:12074388
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:62.0万元
-
批准年份:2020
-
负责人:刘红平
-
依托单位:
交叉电磁场实现Rydberg原子减速的实验研究
-
批准号:11174329
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:75.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:刘红平
-
依托单位:
碱土金属Ba原子电子态双势阱结构的实验研究
-
批准号:10774162
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:43.0万元
-
批准年份:2007
-
负责人:刘红平
-
依托单位:
强外电磁场中Ba原子反常标度能谱的实验研究
-
批准号:10404033
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:29.0万元
-
批准年份:2004
-
负责人:刘红平
-
依托单位:
国内基金
海外基金