يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

التبريد والمحاصرين بصريا الشديدة البرودة فيرمي الغاز من قبل القيادة الدورية

7.3K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/55409

⸱

مارس 30, 2017

 ,  , 
1Department of Physics, Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI)

في هذه المقالة

ملخص

نقدم طريقة قيادة بارامترية لتبريد غاز فيرمي فائق البرودة في مصيدة ثنائية القطب بصرية متقاطعة. تزيل هذه الطريقة بشكل انتقائي ذرات الطاقة العالية من المصيدة عن طريق تعديل عمق المصيدة بشكل دوري بترددات يتردد صداها مع المكونات اللاتوافقية لإمكانات الاصطياد.

الملخص

نقدم طريقة تبريد لغاز فيرمي البارد عن طريق دفع الحركات الذرية بشكل بارامتري في مصيدة ثنائية القطب البصرية ذات الحزمة المتقاطعة (ODT). تستخدم طريقتنا تناغم ODT ، حيث تشعر الذرات الأكثر سخونة على حافة المصيدة بالمكونات اللاتوافقية لإمكانات الاصطياد ، بينما تشعر الذرات الباردة في وسط المصيدة بالمكونات التوافقية. من خلال تعديل عمق المصيدة بترددات رنانة مع المكونات اللاتوافقية ، فإننا نثير الذرات الأكثر سخونة بشكل انتقائي خارج المصيدة مع الحفاظ على الذرات الباردة في المصيدة ، مما يولد تبريدا بارامتری. يبدأ هذا البروتوكول التجريبي بمصيدة مغناطيسية بصرية (MOT) يتم تحميلها بواسطة Zeeman أبطأ. ثم يتم نقل الذرات المبردة مسبقا في MOT إلى ODT ، ويتم تطبيق مجال مغناطيسي متحيز لإنشاء غاز فيرمي متفاعل. ثم نخفض إمكانية الاحتجاز لتحضير غاز فيرمي بارد بالقرب من درجة الحرارة المتدهورة. بعد ذلك ، نقوم بمسح المجال المغناطيسي إلى النظام غير المتفاعل لغاز فيرمي ، حيث يمكن أن يتجلى التبريد البارامتري عن طريق تعديل شدة حزم الاصطياد البصرية. نجد أن تأثير التبريد البارامتري يعتمد بشدة على ترددات التعديل والسعة. من خلال التردد والسعة المحسنين ، نقيس اعتماد طاقة السحابة على وقت التعديل. نلاحظ أن طاقة السحابة تتغير بطريقة متباينة الخواص ، حيث يتم تقليل طاقة الاتجاه المحوري بشكل كبير عن طريق القيادة البارامترية. يقتصر تأثير التبريد على الاتجاه المحوري لأن التناغم السائد للحزمة المتقاطعة ODT يكون على طول الاتجاه المحوري. أخيرا ، نقترح توسيع هذا البروتوكول لإمكانات الاحتباس للتناغم الكبير في جميع الاتجاهات ، مما يوفر مخططا واعدا لتبريد الغازات الكمومية باستخدام القيادة الخارجية.

المقدمة

في العقدين الماضيين، تم تطوير تقنيات التبريد المختلفة لتوليد كثافات بوز-آينشتاين (BEC) وتتحول الغازات فيرمي (DFG) من الأبخرة الساخنة الذرية 1، 2، 3، 4، 5. BEC وDFG هي مراحل جديدة من المواد التي توجد في درجات حرارة منخفضة للغاية، وعادة احد من المليون من درجة فوق درجة حرارة الصفر المطلق، أقل بكثير من تلك التي توجد عادة على الأرض أو في الفضاء. للحصول على هذه درجات الحرارة المنخفضة، معظم وسائل التبريد تعتمد على خفض احتمال محاصرة لتبريد evaporatively الذرات. ومع ذلك، يقلل أيضا من نظام خفض معدل اصطدام الذرات، مما يحد من كفاءة التبريد عندما يصل الغاز النظام الكم 6. في هذه المقالة، ونحن تقديم "طرد" طريقة لتبريد evaporatively غاز فيرمي الشديدة البرودة في ODT دونتخفيض عمق الفخ. ويستند هذا الأسلوب على دراستنا الأخيرة من حدودي التبريد 7، والتي تبين مزايا عديدة مقارنة مع مخططات تخفيض 7 و 8 و 9.

الفكرة الرئيسية للبرنامج هي حدودي لتوظيف anharmonicity من ODT عبرت الحزم، مما يجعل ذرات سخونة بالقرب من حافة إمكانية محاصرة يشعر الترددات محاصرة أقل من الذرات الباردة في المركز. يسمح هذا anharmonicity ذرات سخونة ليطرد بشكل انتقائي من فخ عندما تحوير إمكانية محاصرة في الترددات الرنانة مع الذرات ذات الطاقة العالية.

بروتوكول تجريبي التبريد حدودي يتطلب الغاز noninteracting تبرد قبل فيرمي بالقرب من درجة حرارة المنحطة. لتنفيذ هذا البروتوكول، يتم استخدام المغير صوتية-البصرية (AOM) لتعديل شدة الحزم محاصرة من قبل مراقبة التدليس الماليز تضمين التردد، وعمق والوقت. للتحقق من تأثير التبريد، وحققت في سحابة ذرية التصوير امتصاص الوقت من الطيران (TOF)، حيث شعاع الليزر الرنانة ينير سحابة ذرية وظلال امتصاص يتم التقاطها بواسطة المسؤول إلى جانب جهاز (CCD) الكاميرا. خصائص السحابية، مثل عدد ذرة، والطاقة، ودرجة الحرارة، هي التي تحدد كثافة العمود. لتوصيف تأثير التبريد، ونقيس الاعتماد على الطاقات سحابة على الأوقات التشكيل المختلفة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

ملاحظة: هذا البروتوكول يتطلب جهاز ذرة البرودة المدمج المنزلية بما في ذلك المعدات التالية: اثنان الخارجية الليزر تجويف الصمام الثنائي (ECDL)، الإعداد تأمين لECDL تردد تأمين 10 أوفست، ليزر الألياف لODT، وهو AOM لتعديل كثافة الليزر ، نظام الترددات الراديوية (اللاسلكية) هوائي مع مولد المصدر والسلطة مكبر للصوت، ونظام التصوير امتصاص مع كاميرا CCD، برنامج كمبيوتر لتوقيت تسلسل والحصول على البيانات (دق)، برنامج كمبيوتر لمعالجة التصوير وتحليل البيانات، زوج من المغناطيسات الكهربائية لMOT والتحيز الحقول المغناطيسية، وفراغ الغرفة عالية جدا بما في ذلك فرن البخار لي 6 وزيمان أبطأ (كما هو موضح في الشكل رقم 1).

تحذير: يتم استخدام أشعة الليزر ثلاثة من القوى وأطوال موجية مختلفة. يرجى الاطلاع على ورقة بيانات السلامة الليزر ذات الصلة واختيار نظارات المناسبة سلامة الليزر.

1. توقيت مقاولاترول

ملاحظة: يتم التحكم في جميع سلاسل توقيت من قبل 128 قناة بطاقة PCI دق من خلال برنامج مراقبة توقيت. حل تسلسل توقيت 100 ميكرو ثانية. وتستخدم العديد من البرامج أجهزة التحكم للسيطرة على إعدادات الصكوك، مثل الألياف الليزر وظيفة التعسفي مولد (AFG)، ODT AFG التعسفي نبض مولد (APG)، حدودي AFG تعديل، متعدد MOT، مولد الترددات اللاسلكية، وغيرها.

  1. فتح برنامج مراقبة توقيت وبرامج المكافحة للصكوك.
    ملاحظة: يرسل برنامج مراقبة توقيت TTL (منطق الترانزستور الترانزستور) إشارات إلى محطات التحكم لتشغيل ملفات التحكم توقيت. ترتبط بعض الأدوات إلى جهاز الكمبيوتر عن طريق GPIB (IEEE 488) للتحكم في الوقت الحقيقي.
  2. إرسال ملف توقيت التجربة وتعيين المعلمات توقيت كما هو موضح في الجدول رقم 1.
    ملاحظة: بعد تسلسل MOT توقيت ويتضح أيضا من الشكل 2.

    3. 2. CCD كاميرا التحضير

    يستخدم كاميرا CCD لتسجيل التصوير امتصاص الذرات الباردة، والذي هو أداة تشخيصية الرئيسية الذرات الباردة: ملاحظة.

    1. تشغيل برنامج تشغيل الكاميرا CCD وبرنامج سيطرتها. ضبط الكاميرا CCD إلى (PIV) وضع صورة الجسيمات السرعة بواسطة 11. تعيين وقت التعرض CCD إلى 5 مللي ثانية.
      ملاحظة: وضع التعريف الشخصي يقلل من الفجوة الزمنية بين الإطار الإشارة والمرجعية، مما يزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء من التصوير الاستيعاب.
    2. استخدام الزناد خارجي للسيطرة على التعرض CCD
      ملاحظة: يتم سرد الساعة CCD الزناد في الجدول 1.

    3. 671 نانومتر التحضير ليزر

    ملاحظة: 671 نانومتر واحد ECDL تردد مع 500 ميغاواط انتاج الطاقة واستخدامها لتوليد التبريد MOT والحزم محاصرة. يستخدم آخر 671 نانومتر ECDL من 35 ميغاواط للتصوير الاستيعاب. ليزر الرقمي طريقة التشكيل الحالي (DLCM)يتم تطبيق لتحقيق الاستقرار تردد الليزر 10. وتظهر المتعلقة 6 مستويات الطاقة لى فى الشكل 3A. مطلوب غرفة استقرار درجة حرارة 20 ± 1 ° C من أجل تحقيق الاستقرار الأمثل للقفل تردد الليزر.

    1. التحضير ليزر MOT
      ملاحظة: الإعداد البصرية والنتائج ذات الصلة من طريقة DLCM يرد في المرجع 10.
      1. تشغيل سخان خلية بخار الذري 6 لي وتدفئتها إلى 340 ° C.
      2. الاحماء ليزر قفل AOM لمدة 1 ساعة.
      3. تشغيل وحدة تحكم قفل تردد الليزر وفتح برامجها. بدوره على الليزر تعديل صريف والحالي للECDL في البرنامج.
        ملاحظة: تضمين التردد والسعة للتعديل صريف يتم تعيين إلى 5 هرتز و 1.0 V على التوالي. يتم تعيين تضمين التردد والسعة للتعديل الحالي إلى 100 كيلوهرتز و 0.0015 على التوالي V ص للحد من عرض الخط الطيفي لليزر 10.
      4. بدوره على الانبعاثات ECDL.
        ملاحظة: ضوء الليزر يمر عبر الإعداد البصرية MOT وتصل إلى غرفة التجربة فراغ.
      5. قليلا ضبط تيار الليزر ECDL يدويا لضبط التردد ليزر حتى لاحظ إشارة خطأ القفل في ل2 خط 6 لي D، كما هو مبين في الشكل 3B.
      6. تعيين نقطة القفل في برنامج التحكم إلى S 2 2 1/2 (F = 3/2) → 2 2 P 3/2 الانتقال (انظر الأرقام 3A، 3B). ثم قفل تردد الليزر لهذا الانتقال، وتعديل وجهة القفل إلى مركز للمرحلة الانتقالية 10.
        ملاحظة: عندما يتم تأمين تردد الليزر، تظهر إشارة خطأ القفل في تقلب صغير عند نقطة قفل المقابلة لتذبذب تردد حول نقطة القفل.
    2. التحضير ليزر التصوير
      ملاحظة: الإعداد البصرية والنتائج ذات الصلة في طريقة قفل تعويض يتم عرض في مرجع 10.
      1. بدوره على تعويض تأمين مولد إشارة الترددات اللاسلكية.
      2. بدوره على تعديل من صريف، وزيادة السعة تعديل ل2 V.
      3. تكرار عملية ضبط تردد في 3.1.4.-3.1.5. للحصول على تردد الليزر إشارة خطأ الضرب في الذبذبات والترددات اللاسلكية محلل الطيف.
      4. قفل تردد الليزر إلى إشارة الضرب من تعويض تأمين من خلال وحدتين ردود الفعل PID.
        ملاحظة: عندما يتم تأمين تردد الليزر، فإن الطيف للإشارة الضرب في الطيف الترددات اللاسلكية تتوقف عند نقطة الغلق.

    4. امتصاص إعداد التصوير

    ملاحظة: يتم بحثها الذرات مع التصوير الاستيعاب، والذي يحتاج إلى إطارات الصور. أول واحد مع ذرات هو الإطار الإشارة، والثانية دون الذرات هو الإطار المرجعي.

    1. بدوره على APGوAOM شعاع التصوير.
    2. تعيين المدة نبض التصوير إلى 10 ميكرو ثانية، وضبط الوقت الفاصل بين الإطارات التصوير سنتين إلى 5.5 مللي ثانية.
    3. ضبط شدة شعاع التصوير إلى حوالي 0.3 جلست، حيث جلست = 2.54 ميغاواط / سم 2 هو استيعاب الكثافة المشبعة من D 2 خط 6 لي.

    5. ذرات التبريد مع MOT

    ملاحظة: MOT هي طريقة التبريد المستخدمة على نطاق واسع في التجارب ذرات الشديدة البرودة. هذا القسم يولد MOT حوالي المليار 6 ذرات لى فى حوالى 300 μK.

    1. المصدر أتوم بطيئة
      1. تشغيل سخانات الفرن.
      2. بعد درجات حرارة الفرن تصل إلى منطقة العمليات (راجع الجدول 2)، وتشغيل مراوح التبريد لزيمان أبطأ. ثم زيادة ببطء تيار أبطأ إلى 9.2 A. بدوره على تيار لفائف كروس اثنين إلى 7 A و 1 A على التوالي.
        ملحوظة:هو الأمثل لتوزيع درجة حرارة الفرن المدرجة في الجدول رقم 2 للإيزاء وعمرها المصدر الذري 12. يظهر موقع سخانات على فرن في الشكل (4).
      3. إلغاء حظر زيمان أبطأ شعاع الليزر يدويا عن طريق فتح مصراع الذري. ضبط تردد من شعاع الليزر إلى 192 ميغاهيرتز الحمراء detuned-مع S 2 2 1/2 (F = 3/2) → 2 2 P 3/2 الانتقالية.
        ملاحظة: مع هذا الإعداد، يتم إبطاء سرعة ذرات انخفاضا من 1400 م / ث إلى 100 م / ث. يظهر زيمان أبطأ في الشكل (5).
    2. المغناطيسي التدرج الميدان
      ملاحظة: يستخدم هذا الجهاز زوج من لفائف التي تسيطر عليها دائرة التبديل-H جسر لإنتاج إما مضاد للهيلمهولتز أو المجال المغناطيسي هيلمهولتز. لفائف والمياه المبردة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
      1. تتحول ببطء على تدفق المياه إلى 6 غالونات / دقيقة.
      2. تعيين H-جسر لتكوين مجال مغناطيسي مكافحة هيلمهولتز عن طريق تشغيل برنامج مكافحة توقيت مع ملف توقيت MOT التحميل.
      3. بدوره على امدادات الطاقة المغناطيس، وضبط الحالي من كل ملف إلى حوالي 18 ألف عبر برنامج سيطرتها، مما يخلق التدرج المجال المغناطيسي من حوالي 22 G / سم للMOT.
        ملاحظة: لوحظ A MOT ثابت في غرفة التجربة بعد تشغيل التدرج المجال المغناطيسي على.
    3. MOT الديناميكي
      ملاحظة: الإعداد البصري لل6 لي MOT يحتوي على ثلاثة أزواج من مكافحة نشر الحزم MOT مع جميع أزواج متعامدة مع بعضها البعض. يتضمن كل شعاع MOT شعاع التبريد وشعاع repumping. شدة وdetunings تردد من الحزم، والتي تسيطر عليها AOMs، وتتنوع في المراحل الثلاث. يتم تعيين الفولتية السيطرة على AOMs عبر الدوائر المضاعف يقودها نظام التحكم في التوقيت. يتم سرد المعلمات لمدة ثلاث مراحل في الجدول 3. يكمن البصريةمن الحزم MOT هو مبين في الشكل (6).
      1. تحميل وتجميع وتشغيل الملف التجربة توقيت في برنامج مكافحة توقيت في حلقة مع مراقبة البرامج. يبدأ توقيت التجربة مع المرحلة MOT التحميل. رصد إشارة MOT مضان في مكشاف ضوئي لتصل إلى 2 V، مما يدل على حوالي 10 9 الذرات في MOT.
        ملاحظة: مضان من MOT يتم جمعها من قبل مع عدسة زاوية المكانية من حوالي 10 -4 راد. ويمكن حساب عدد ذرة مرحلة التحميل من قبل الأسلوب في المرجع 13.
      2. استخدام مصراع الضوئية لمنع شعاع تباطؤ قبل انتهاء مرحلة التحميل.
        ملاحظة: توقيت تباطؤ مصراع شعاع هو أيضا تحت سيطرة توقيت التجربة، وهي شركة مدرجة في الجدول 1.
      3. شدة تعيين وdetunings تردد من أشعة الليزر MOT وفقا للجدول 3 للمرحلة التبريد.
        ملاحظة: بعد مرحلة التبريد، ودرجة حرارةيتم تخفيض MOT إلى حوالي 300 μK.
      4. وبالنسبة للمرحلة الضخ، برنامج التجربة ملف توقيت لإيقاف الحزم repumping مع AOM.
        ملاحظة: مضخات المرحلة ضخ جميع الذرات إلى أدنى الدول فائق الدقة 2 2 S 1/2 (F = 1/2).
      5. إيقاف الحزم MOT وتحويل ليزر تردد 30 ميغاهيرتز أدناه صدى الانتقال الذرية التي كتبها AOM، ومنع تسرب الضوء من AOMs مع مصاريع البصرية.
        ملاحظة: بعد مرحلة MOT، فإن أي تسرب ضوء الرنانة إلى سحابة نووية يؤدي إلى فقدان ذرة. يتم سرد توقيت السيطرة AOM وMOT شعاع مصراع كل ما في الجدول 1.
      6. بعد MOT الديناميكي، الحصول على لقطة التصوير من الكاميرا. الحصول على التصوير امتصاص MOT.
        ملاحظة: العدد الذري للMOT حوالي 10 7 بعد مرحلة الضخ. ويظهر صورة امتصاص نموذجية من MOT في الشكل 7A.
    <ص الطبقة = "jove_title"> 6. إعداد الشديدة البرودة فيرمي الغاز مع ODT

    1. مصيدة ثنائي القطب البصرية
      ملاحظة: ODT هو الأداة الرئيسية لتوليد الغازات الشديدة البرودة فيرمي. من أجل توليد ODT عميق، ليزر الألياف مع قوة انبعاث 100 W في 1064 نانومتر الطول الموجي يستخدم. يظهر الإعداد ODT في الشكل 8.
      1. بدوره على تدفق المياه لتبريد مقالب شعاع الليزر.
      2. تعيين السيطرة على الجهد ODT AOM إلى 1 V يدويا. بدوره على الليزر الألياف مع السلطة الانبعاثات 13 W.
      3. تحقق البصريات ODT مع المشاهد ضوء الأشعة تحت الحمراء، وإزالة أي غبار مع تدفق غاز الأرجون.
        ملاحظة: الغبار على البصريات يمكن تغيير الوضع المكاني للODT، ويسبب عدم استقرار ODT.
      4. قيادة AFG الألياف الليزر لتوليد نبضة ليزر عن طريق برنامج مكافحة AFG.
        ملاحظة: إخراج نبضة ليزر يتم تشغيل من قبل توقيت التجربة، وتعيين وقت بدء هذا النبض إلى 14 مللي ثانية قبل نهاية المرحلة MOT التحميل. والنبضويظهر ه السيطرة تسلسل في الشكل 1، ويتم سرد توقيت في الجدول 1.
      5. يدويا تعيين السيطرة على الجهد ODT AOM إلى 8 V (80٪ من الطاقة الترددات اللاسلكية المشبعة).
        ملاحظة: الحد الأقصى لقوة الترددات اللاسلكية للسائق AOM ينبغي أن يقتصر على 80٪ من الطاقة المشبعة للحد من تأثير يصور فوتوغرافيا الحراري.
      6. الحصول على الصور امتصاص MOT وODT من الكاميرا.
        ملاحظة: التحقق من تداخل MOT وODT من خلال التصوير استيعابهم. ويبين الشكل 7B الصور امتصاص نموذجية من MOT وODT، على التوالي.
    2. التحيز المجال المغناطيسي وتدور خلط الترددات اللاسلكية الميدان
      ملاحظة: من أجل توليد غاز فيرمي التفاعل، يتم تطبيق حقل مغناطيسي التحيز في الاتجاه الرأسي لضبط الصورة -wave طول التشتت.
      1. تعيين H-جسر في برنامج التجربة توقيت بحيث يتغير تكوين المجال المغناطيسي من مكافحة هيلمهولتز لهيلمهولتز.
        ملاحظة: هيلملفائف هولتز توليد مجال مغناطيسي التحيز لضبط التفاعل interatomic.
      2. تعيين الحقل المغناطيسي التحيز إلى 330 G في القناة 2 و 527.3 G في قناة 3 من برنامج مكافحة المغناطيس.
      3. برنامج التجربة توقيت تسلسل لاكتساح المجال المغناطيسي من 0 إلى 330 G G بعد تشغيل MOT قبالة.
        ملاحظة: هذا الاجتياح المجال المغناطيسي بإعداد التفاعل ضعيف 6 الغاز لي فيرمي لالتبريد التبخيري القياسية.
      4. البرنامج اكتساح المجال المغناطيسي من 330 G 527 G لnoninteracting غاز فيرمي 14.
        ملاحظة: تسلسل المجال المغناطيسي من 6.2.1-6.2.4. هو مبين في الشكل (1)، ويتم سرد توقيت في الجدول 1.
      5. تطبيق نبض الترددات اللاسلكية صاخبة لإنشاء 50:50 مزيج من اثنين من أدنى الدول فائق الدقة 2 2 S 1/2 (F = 1/2، م F = ± 1/2) من 6 لي.
      6. توليف تردد الليزر مقفل الرنانة مع ذرات في527.3 G (الموافق الانتقال 2 2 S 1/2 (F = 1/2، م F = -1/2) → 2 2 P 3/2 في الحقل المغناطيسي للأرض منخفضة) عن طريق تغيير وتيرة الانتاج إشارة الترددات اللاسلكية مولد كهرباء.
        ملاحظة: إن تردد الرنين يزيد عدد ذرة من التصوير امتصاص، والذي يستخدم لتوجيه تعديل التردد. فقط يتم تصوير الذرات تدور أسفل لعرض سحابة ذرية لأنه يتم استخدام خليط تدور 50:50 للتجربة.
    3. التبريد التبخيري من فخ خفض
      ملاحظة: يتم استخدام التبريد التبخيري القياسي لتبريد الذرات fermionic من 6 لى بالقرب من نظام منحط. يتم التحكم في المرحلة الأولى من التبريد التبخيري من نبضة ليزر الألياف ويتم التحكم الثاني من ODT AOM. سيتم استخدام غاز فيرمي شبه تتدهور كعينة للتبريد حدودي.
      1. بدء المرحلة الأولى من التبخر تبريد الطرافةح برنامج حاسوبي لمراقبة من قبل ينبض قوة ألياف الليزر، مما يزيد من عمق فخ ODT لU 0 ومن ثم إلى 0.1 U 0 (U 0 هو عمق فخ الكامل مع قوة الليزر 100 W). الوقت الإجمالي من هذه المرحلة هو 0.5 ثانية.
        ملاحظة: مدة النبضة المقابلة لU 0 ينبغي أن يقتصر على 0.5 الصورة لتجنب تأثير يصور فوتوغرافيا الحراري.
      2. برنامج AOM ODT مع منحنى الأسي كما هو موضح في الشكل (1). بعد الانتهاء من المرحلة الأولى من التبريد التبخيري، انتظر 30 مللي ثانية، ثم تبدأ المرحلة الثانية من التبريد التبخيري عن طريق خفض عمق فخ من 0.1 U 0-،01 U 0 من خلال AOM ODT. الوقت الإجمالي من هذه المرحلة هو 1.5 ثانية.
      3. الحصول على التصوير امتصاص الذرات الباردة بعد التبريد التبخيري.
        ملاحظة: يتم ترك حوالي 10 5 الذرات في ODT بعد التبريد التبخيري، والتي يمكن أن تحسب منصورة الاستيعاب.

    7. حدودي التبريد

    1. فخ العمق التحوير
      1. الانتظار 100 مللي ثانية بعد الاجتياح المغناطيسي لل527.3 G. تعدل عمق فخ مع ODT AOM التي كتبها U (ر م) = 0.01 U 0 (1 + δ كوس (ω م ر م))، حيث δ هو عمق التشكيل وω م هو تضمين التردد. ضبط الوقت التشكيل ر م في برنامج حدودي تعديل السيطرة AFG. يظهر التسلسل الزمني للتعديل في الشكل 1.
        ملاحظة: هذه هي الخطوة الرئيسية لتنفيذ التبريد حدودي.
      2. برمجة APG للافراج عن ذرات من ODT من خلال تحويل فجأة الحزم محاصرة. السماح للغاز توسيع المقذوفات ل 300 ميكرو ثانية قبل تطبيق التصوير الاستيعاب.
        ملاحظة: يتم استخدام التوسع الباليستية مع التصوير امتصاص TOF للحصول على تمبrature الذرات الباردة.
      3. الحصول على صورة امتصاص الذرات الباردة بعد التبريد حدودي.
    2. قياس الزمن الاعتماد
      ملاحظة: في عملنا السابق 7، وجدنا تردد الأمثل للتبريد حدودي لتكون 1.45 ω x، حيث ω x هو تردد محاصرة شعاعي من ODT عند 0.01 U 0. باستخدام هذا التردد، يمكننا بشكل انتقائي إزالة الذرات ذات الطاقة العالية على طول الاتجاه المحوري.
      1. تعيين عمق التشكيل لδ = 0.5 عن طريق برنامج حدودي تعديل السيطرة AFG.
      2. استخدام وظيفة السيطرة على الزناد الخارجية للAFG تعديل حدودي لتغيير وقت تعديل 0-600 مللي من خلال تغيير الأرقام دورة التشكيل.
        ملاحظة: مع زيادة الوقت التشكيل، سيتم تخفيض حجم السحابة الذرية، وخاصة الاتجاه المحوري. وتظهر النتائج ذات الصلة في الشكل 9.
      3. الحصول على لقطة التصوير من الكاميرا. حفظ وتحليل الصور من خلال برنامج مكافحة CCD.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

باستخدام هذا البروتوكول، ونحن دراسة الاعتماد على التبريد حدودي على الوقت التشكيل مع تضمين التردد الأمثل والسعة، وكلاهما تم تحديدها في المنشور السابق لدينا 7. علينا أولا إعداد غاز فيرمي noninteracting من 6 ذرات لي في غضون أقل الدول فائق الدقة مع درجة حرارة T / T F ≈ 1.2. هنا، T F = (6N) 1/3 ħ ω / ك B = يتحدد 5.2 μK مع ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

نقدم بروتوكول تجريبي لتبريد حدودي غاز فيرمي noninteracting في فخ البصرية عبر الحزم. وتشمل الخطوات الحاسمة لهذا البروتوكول: أولا، يحتاج غاز فيرمي المحاصرين بصريا إلى أن تبرد بالقرب من درجة حرارة المنحطة عن طريق خفض عمق الفخ. ثانيا، يتم اختيار تضمين التردد الذي هو الرنانة مع المكون anharmonic من احتمال محاصرة. ثالثا، التضمين كثافة شعاع محاصرة لتبريد سحابة ذرية وقياس الاعتماد على الطاقة سحابة على الوقت التشكيل.

مقار...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه. الاستشهادات المحددة للمنتجات والشركات هي لغرض التوضيح فقط وليست مصادقة من قبل المؤلفين.

شكر وتقدير

نشكر Ji Liu و Wen Xu على المشاركة في الإعداد التجريبي. لو لوه عضو في مركز جامعة إنديانا لتماثل الزمكان (IUCSS). تم دعم هذا العمل من قبل IUPUI و IUCRG.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
500 ميغاواط 671 نانومتر ECDLTopticaTA Proالكمية: 1
35 ميغاواط 671 نانومتر ECDLTopticaDL-100الكمية: 1
671 نانومتر AOMIsomet1206Cالكمية: 3
671 نانومتر AOM DriverIsomet630C-110الكمية: 3
100 واط 1،064 نانومتر CW ليزرIPG الضوئياتYLR-100-1064-LPالكمية: 1
1،064 نانومتر AOMIntraActionATM-804DA6B الكمية: 1
1,064 نانومتر AOM DriverIntraActionME-805EH الكمية: 1
مولد الوظائف التعسفيةAgilent 33120Aالكمية: 3
لوحة إدخال / إخراج رقميةالمتحدة للصناعات الإلكترونيةPD2-DIO-128الكمية: 1
منصة تصميم النظاممختبرالأدوات الوطنيةعرضالكمية: 1
قياس جهاز إخراج الجهد التناظريUSB-3104الكمية: 1
كاميرا CCDHamamatsuOrca R2الكمية: 1
مولد النبض التعسفيالملحن الكمي9618 +الكمية: 1
جهاز إخراج الجهد التناظريالحوسبةUSB-3104الكمية: 1
20 أمبير امداداتالكمية: 1
10 أمبير امداداتالكمية: 1
120 أمبير امداداتالكمية: 2
مراوح التبريدالكمية: تعتمد على تصميم الجهاز
671 نانومتر المراياالكمية: تعتمد على تصميم الجهاز
671 نانومتر كمية اللوحةنصف الموجة : تعتمد على تصميم الجهاز
671 نانومتر كمية اللوحةربع الموجة: تعتمد على تصميم الجهاز
500 ميجاوات شعاع مصراعالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
671 نانومتر العدساتالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
فاراداي المعزلالكمية: 2 ، واحد لكل ECDL
671 نانومتر مقسمالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
كاشف الضوءThorlabsSM05PD1Aالكمية: 1
مضاعف   ؛الأجهزة التناظريةADG409الكمية: 1
مضاعف  الأجهزة التناظريةADG408الكمية: 2
1،064 نانومتر عدسةمقعرة الكمية: 1 لمخفض الشعاع
1،064 نانومتر عدسةالكمية: 1 لمخفض الشعاع
1،064 نانومتر المراياالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
1،064 نانومتر لوحاتالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
1،064 نانومتر العدساتالكمية: يعتمد على تصميم الجهاز
1،064 نانومتر مستقطبالكمية: 1
100 واط ، 1،064 نانومتر كمية تفريغالشعاع: 1
100 واط ، 1،064 نانومتر عدادالكمية: 1
مولد وظيفة الترددات اللاسلكيةRigolDG4162الكمية: 1
مضخم طاقة RFدوائر صغيرةZHL-100W-GAN +الكمية: 1
قياس الطاقة الطاقة الطاقة شعاع الاستقطاب مستوية محدبة نصف موجة الأغشية الرقيقة الطاقة

المراجع

  1. Petrich, W., Anderson, M. H., Ensher, J. R., Cornell, E. A. Stable, tightly confining magnetic trap for evaporative cooling of neutral atoms. Phys. Rev. Lett. 74 (17), 3352(1995).
  2. Ketterle, W., Druten, N. J. V. Evaporative cooling of trapped atoms. Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics. Bederson, B., Walther, H., et al. 37, Academic Press 181-236 (2003).
  3. Truscott, A. G., Strecker, K. E., McAlexander, W. I., Partridge, G. B., Hulet, R. G. Observation of Fermi pressure in a gas of trapped atoms. Science. 291 (5513), 2570-2572 (2001).
  4. DeMarco, B., Jin, D. S. Onset of Fermi degeneracy in a trapped atomic gas. Science. 285 (5434), 1703-1706 (1999).
  5. Granade, S. R., Gehm, M. E., O'Hara, K. M., Thomas, J. E. All-optical production of a degenerate Fermi gas. Phys. Rev. Lett. 88 (12), 120405(2002).
  6. Luo, L., et al. Evaporative cooling of unitary Fermi gas mixtures in optical traps. New J. Phys. 8 (9), 213(2006).
  7. Li, J., Liu, J., Xu, W., de Melo, L., Luo, L. Parametric cooling of a degenerate Fermi gas in an optical trap. Phys. Rev. A. 93 (4), 041401(2016).
  8. Poli, N., Brecha, R. J., Roati, G., Modugno, G. Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation. Phys. Rev. A. 65 (2), 021401(2002).
  9. Kumakura, M., Shirahata, Y., Takasu, Y., Takahashi, Y., Yabuzaki, T. Shaking-induced cooling of cold atoms in a magnetic trap. Phys. Rev. A. 68 (2), 021401(2003).
  10. Li, J., et al. Sub-megahertz frequency stabilization of a diode laser by digital laser current modulation. Appl. Opt. 54 (13), 3913-3917 (2015).
  11. Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH. HiPic user manual. , (2016).
  12. Luo, L. Entropy and superfluid critical parameters of a strongly interacting Fermi gas [Ph.D. thesis]. , Duke University. (2008).
  13. Ries, M. A magneto-optical trap for the preparation of a three-component Fermi gas in an optical lattice [Diploma thesis]. , University of Heidelberg. (2010).
  14. Bartenstein, M., et al. Precise determination of 6Li cold collision parameters by radio-frequency spectroscopy on weakly bound molecules. Phys. Rev. Lett. 94 (10), 103201(2005).
  15. Gaunt, A. L., Schmidutz, T. F., Gotlibovych, I., Smith, R. P., Hadzibabic, Z. Bose-Einstein condensation of atoms in a uniform potential. Phys. Rev. Lett. 110 (20), 200406(2013).
  16. Bruce, G. D., Bromley, S. L., Smirne, G., Torralbo-Campo, L., Cassettari, D. Holographic power-law traps for the efficient production of Bose-Einstein condensates. Phys. Rev. A. 84 (5), 053410(2011).
  17. Roy, R., Green, A., Bowler, R., Gupta, S. Rapid cooling to quantum degeneracy in dynamically shaped atom traps. Phys. Rev. A. 93 (4), 043403(2016).
  18. Bukov, M., D'Alessio, L., Polkovnikov, A. Universal high-frequency behavior of periodically driven systems: from dynamical stabilization to Floquet engineering. Adv. Phys. 64 (2), 139-226 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

طريقة التبريد البارامتريمصيدة ثنائية القطب البصرية ذات الحزم المتقاطعةالمصيدة المغناطيسية البصرية MOTمبطئ زيمانالتبريد التبخيريتعديل اللاتوافقيةالتبريد في الاتجاه المحوريقياس طاقة فيرميالتصوير بالامتصاص
التبريد والمحاصرين بصريا الشديدة البرودة فيرمي الغاز من قبل القيادة الدورية
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.