Ultracold rare-earth magnetic atoms with an electric dipole moment
我们提出了一种新的方法来产生超冷镝原子的电和磁偶极气体。在17513.33 cm $^{-1}$和电子角动量$J=10$处，以及在17514.50 cm $^{-1}$和$J=9$处，一对具有相反宇称的近简并能级可以与外部电场混合，从而在实验室坐标系中诱导出电偶极矩。对于与当今实验相关的场振幅，我们预测磁偶极矩高达13玻尔磁子，电偶极矩高达0.22德拜，这与碱金属晶体获得的值相似。当存在磁场时，我们证明了电偶极矩强烈地依赖于磁场之间的角度。场混合能级的寿命在毫秒范围内，从而允许适当的实验检测和操纵。
2018-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
The long-range non-additive three-body dispersion interactions for the rare gases, alkali and alkaline-earth atoms
用标准公式计算了多种原子组合的长程非加性三体色散相互作用系数$Z_{111}$、$Z_{112}$、$Z_{113}$和$Z_{122}$。所考虑的原子包括氢、稀有气体、碱金属原子（直到Rb）和碱土金属原子（直到Sr）。由三个相互偶极相互作用产生的项$Z_{111}$被称为Axilrod-Teller-Muto系数或DDD（偶极-偶极-偶极）系数。类似地，术语$Z_{112}$、$Z_{113}$和$Z_{122}$源自原子之间的偶极（1）、四极（2）和八极（3）相互作用的相互组合，并且它们有时分别被称为DDQ、DDO和DQQ系数。四个$Z$系数的结果给出的homopolymer三聚体，为涉及两个类似的稀有气体原子的三聚体，和为三聚体的所有组合的H，He，Li原子。所有可能的原子组合之间的所有系数的详尽汇编作为补充数据。
2012-01-07 physics.atom-ph physics.chem-ph
Production of highly charged ions of rare species by laser-induced desorption inside an electron beam ion trap
本文报道了一种新的，高效的技术，非常罕见的物种注入到电子束离子阱（EBIT）的生产高电荷态离子（HCI）的开发和测试。它依赖于阱内激光诱导的原子从非常接近电子束的样品中解吸，导致EBIT中非常高的捕获效率。我们已经证明了稳定同位素$^{165}\mathrm{Ho}$的HCI的稳定生产，从样品中只有$10^{12}$原子（$\sim$ 300 pg）的电荷状态高达45+。这些物质的HCl可以随后被提取用于其他实验或存储在EBIT的捕获体积中用于光谱测量。该技术的高效率扩展了可用于高精度核质量和光谱测量的稀有同位素HCI的范围。该技术的第一个应用是合成放射性同位素$^{163}\mathrm{Ho}$的HCI的生产，用于在钬实验中的电子捕获（ECHo协作）中高精度测量$^{163}\mathrm{Ho}$中的电子捕获的$Q_{\mathrm{EC}}$值，最终导致测量电子中微子质量，其不确定性在亚eV水平上。
2019-11-13 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Measurement of line widths and permanent electric dipole moment change of the Ce 4f-5d transition in Y_2SiO_5 for a qubit readout scheme in rare-earth ion based quantum computing
本工作测量了Y_2SiO_5中Ce 4f-5d跃迁的非均匀（零声子线）和均匀线宽，以及永久电偶极矩变化的一个投影，以探讨用Ce作为传感器探测空间上邻近的Pr或Eu离子超精细态的可能性。实验在Ce掺杂和Ce-Pr共掺的Y_2SiO_5单晶上进行。均匀线宽测量为约3 MHz，这基本上是由激发态寿命限制。根据线宽测量，计算出振子强度、吸收截面和饱和强度分别约为9*10^-7、5*10^-19 m^2和1* 10 ^7 W/m^2。测得Ce离子基态和激发态之间的永久偶极矩之差Delt_miu_Ce的投影为6.3 * 10^-30 C*m，约为Pr离子的26倍。对Ce离子的测量表明，Ce离子是一种很有希望的探针，可以用来读出单个量子比特离子态，用于稀土离子的量子计算。
2013-03-04 physics.atom-ph quant-ph
Strain-mediated ion-ion interaction in rare-earth-doped solids
本研究针对稀土离子光激发引发基质局部形变的现象，通过宏观模型发现了应变介导的$1/r^3$型离子-离子相互作用，定量比较其与电、磁偶极相互作用的强度，并重新审视相关掺杂体系的研究。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Precision spectroscopy by photon-recoil signal amplification
原子和分子离子的精密光谱学为新物理学提供了一个窗口，但通常仅限于具有用于激光冷却和检测的循环跃迁的物种。量子逻辑光谱学已经克服了这一限制的物种与长寿命的激发态。在这里，我们将量子逻辑光谱扩展到快速，偶极允许的跃迁，并将其应用于执行绝对频率测量。我们检测光子的吸收光谱研究的离子通过光子反冲赋予一个共同捕获的不同物种的离子，我们可以执行有效的量子逻辑检测技术。这将反冲信号从几个吸收的光子放大到数千个荧光光子。我们解决了线中心的偶极允许的过渡在40 Ca+到1/300的观察到的线宽，使这种测量的最准确的一个广泛的过渡。这种方法的简单性和多功能性使许多以前无法获得的物种的光谱。
2014-02-07 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic Cooling with Two Atomic Species in an Optical Trap
我们用CO $_2$激光聚焦形成的光偶极阱同时捕获了超冷的锂和铯原子，并研究了气体之间的热能交换。被光学冷却到$20 μ$ K的铯气体通过感应冷却有效地降低锂气体的温度。在最低的超精细基态下，测得$^{133}$ Cs- $^7$ Li热化碰撞截面为$8 \times 10^{-12}$ cm $^2$.除了热化，我们观察到锂的蒸发纯粹是通过弹性铯-锂碰撞（交感蒸发）。
2001-11-30 physics.atom-ph physics.gen-ph
Optical Cooling Using the Dipole Force
术语“激光冷却”适用于使用光学手段来冷却原子和分子或微镜的运动能量。在文献中，这两股在很大程度上是分开的;然而，两者都受到严重的限制。原子和分子的激光冷却很大程度上依赖于被冷却物质的内部能级结构。因此，只有少数元素和极少数分子可以通过这种方式冷却。在微镜的情况下，问题在于需要满足大量约束的微镜的工程-这些约束包括高机械Q因子、高反射率和非常好的光学质量、与衬底的弱耦合等。以实现有效的冷却。在这篇论文的过程中，我将通过一个单一的，普遍适用的散射理论，可以用来解释光和物质之间的相互作用在一个非常普遍的水平，把这两个方面的激光冷却更紧密地联系在一起。我用这个“转移矩阵”的形式主义，探讨使用延迟偶极-偶极相互作用作为一种手段，既提高效率的激光冷却系统和渲染的激光冷却的原子和分子较少的物种选择性。特别是，我确定的“外部腔冷却”机制，从而使用的光学存储器的形式的谐振元件（如腔），外部的对象被冷却的座位，可以潜在地导致完全集成的光学机械系统的建设，甚至二维阵列的冷原子，分子，甚至微镜。
2011-03-23 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Trapping radioactive ^{82}Rb in an optical dipole trap and evidence of spontaneous spin polarization
选定种类的放射性原子的光学捕获在精密测量中具有很大的潜力，用于测试基础物理，如EDM，PNC和宇称违反β衰变不对称相关系数。我们报道了10^4个放射性^{82}Rb原子（t_{1/2} =75 s）在光偶极阱中的俘获，其俘获寿命为~55 s。从磁光阱的转移效率为~ 14%。我们进一步报道了在光偶极阱加载中原子自发自旋极化的证据。这一进展是迈向新一代极化^{82}Rb原子精确J-β相关测量的重要一步。
2007-08-28 nucl-ex physics.atom-ph quant-ph
A Laboratory Search for a Long-Range T-odd, P-odd Interaction from Axion-Like Particles using Dual Species Nuclear Magnetic Resonance with Polarized Xe-129 and Xe-131 Gas
本文利用极化核气体中的双核素磁共振，对非极化核子和中子之间潜在的T-和P-破坏的偶极相互作用提出了新的限制。弛豫时间约为20 s的自由感应衰减瞬态允许高精度测量NMR频率，其比率抵消了磁波动。产品gsgp的新限值比以前的实验室工作提高了2个数量级。
2013-07-30 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
Bose-Einstein condensation of erbium atoms in a quasielectrostatic optical dipole trap
稀土元素的量子气体是感兴趣的，由于大的磁矩的许多这些元素，导致强烈的偶极-偶极相互作用，以及在电子基态的轨道角动量，与长的相干时间拉曼操作的前景，和状态依赖的晶格势。本文报道了铒原子在准静电光学偶极阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体的实现。这种凝聚体是由波长在10.6 $μ$ m附近的$\textrm{CO}_2$激光产生的中红外光束产生的。准静态偶极阱是由工作在583 nm附近的铒激光冷却跃迁的磁光阱加载的。在偶极阱中的蒸发冷却发生在磁场梯度的存在下，以提高蒸发速度，我们产生自旋极化的铒玻色-爱因斯坦凝聚体与$3\times10^4$原子。
2017-04-18 physics.atom-ph
Simulations of the Dipole-Dipole Interaction between Two Spatially Separated Groups of Rydberg Atoms
模拟了超冷里德伯原子间的偶极-偶极相互作用。我们研究了一个一般的相互作用方案，其中两个原子被激发到x和x'态，通过福斯特共振转换到y和y'态。原子排列在两个空间上分离的组中，每个组仅由一种原子组成。我们记录了当两个基团之间的距离变化时，被激发到y'态的原子的分数。在零失谐的情况下，依赖于总是共振的相互作用的多体效应导致相互作用具有有限的范围。当失谐量大于零时，另一个多体效应会在两组原子之间有一定距离时引起相互作用的峰值。为了得到这些结果，有必要包括多个原子和解决整个多体波函数。这些模拟结果支持最近的实验证据。这些多体效应与原子的适当空间排列相结合，可以用于控制原子之间的能量交换。
2009-07-31 physics.atom-ph
Origin of Plateau and Species dependence of Laser-Induced High-Energy Photoelectron Spectra
分析了碱金属和稀有气体原子在激光作用下产生的高能光电子的能量和动量分布。对于能量高于$4U_p$（$U_p$是有质动力能）的平台电子，在隧穿电离区，我们证明了它们起源于激光诱导返回电子的背散射。利用目标离子与\emph{free}电子之间的微分弹性散射截面，我们解释了实验观察到的平台电子谱是平坦的还是陡峭的下降，以及它们对物种和激光强度的依赖性。这种定量的再散射理论可以用来获得平台电子的能量和动量分布，而不需要求解含时的薛定谔方程，但具有相似的精度。
2008-04-23 physics.atom-ph
Measurement of the electric dipole moments for transitions to rubidium Rydberg states via Autler-Townes splitting
本文报道了铷原子$5P_{3/2}\to nD_{5/2}$与$20<n<48$跃迁的电偶极矩的直接测量。测量是在超冷样品中进行的，通过观察Autler-Townes分裂的三能级梯形方案，通常用于2-光子激发的里德伯态。据我们所知，这是第一次系统地测量铷原子从低激发态到里德堡态跃迁的电偶极矩。由于其简单性和通用性，该方法可以很容易地扩展到其他跃迁和其他原子物种，几乎没有限制。实验结果与理论分析吻合较好，证明了测量方法的可靠性。
2011-03-14 physics.atom-ph quant-ph
Laser-Cooled Polyatomic Molecules for Improved Electron Electric Dipole Moment Searches
对$^{174}$ YbOH的多普勒冷却和西西弗斯冷却进行了研究。这种多原子分子对标准模型之外的物理学具有高灵敏度，代表了未来新T违反物理学的高精度探针的一类新物种。通过西西弗斯冷却，YbOH束的横向温度降低了近两个数量级至$< 600 \, μ$ K，相空间密度增加了$>6$倍。我们开发了一个完整的激光冷却的YbOH的数值模型，并发现与数据非常吻合。我们的项目，激光冷却和磁光捕获的长寿命样品的YbOH分子是触手可及的，这些将允许高灵敏度探针的电偶极矩（EDM）的electron. The方法演示这里很容易推广到其他同位素的YbOH，具有增强的灵敏度，其他违反电磁矩。
2019-10-24 physics.atom-ph
Ultracold Atoms as a Target: Absolute Scattering Cross-Section Measurements
我们报告了一个新的实验平台，用于测量绝对散射截面。靶原子被捕获在光学偶极阱中，并暴露于入射粒子束。原子数的指数衰减直接产生绝对总散射截面。该技术可以应用于任何原子或分子物种，可以在光偶极阱中制备，并提供了大量的各种可能的散射情况。
2010-11-03 physics.atom-ph
Thermal Conductivity of an Ultracold Paramagnetic Bose Gas
本文利用Chapman-Enskog方法，解析地导出了超冷但尚未量子简并的玻色镧系原子气体的热导率输运张量。张量系数继承了这些偶极物种的各向异性碰撞截面的各向异性，表现在它们对偶极矩，偶极子取向，和$s$ -波散射长度的依赖。这些功能的依赖性开辟了一条途径，通过调整微观原子相互作用的宏观气体现象的控制。作为一个说明性的例子，我们分析了温度热点的时间演变，显示出优先的热扩散正交的偶极子取向，各向异性热传导的直接后果。
2022-05-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.flu-dyn
