Cold atom-ion experiments in hybrid traps
在过去的5年里，物理学和化学的一个新领域已经发展起来，其中冷囚禁离子和超冷原子气体相互接触。将离子阱与中性原子阱相结合，为研究和实验提供了各种新的可能性。这些范围从冷原子-离子碰撞和原子-离子化学的研究到量子信息科学和凝聚态相关研究的应用。在本文中，我们对这一新领域作了简要介绍，并对其未来的发展前景进行了展望。
2013-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Back and forth transfer and coherent coupling in a cold Rydberg dipole gas
利用时间分辨窄带退激谱研究了冷铯原子里德伯原子之间的共振偶极-偶极能量转移耦合。这种技术结合了高效的里德伯激发的优势与高分辨率光谱在可变的相互作用时间。通过np+ npns+（n+1）s反应中的来回转移研究了该过程的相干性<-->。系综中的退相干有两个不同的来源：偶极-偶极相互作用引起的原子运动和p-里德伯原子环境中s-Rydberg激发的迁移。
2006-04-19 physics.atom-ph
Radiation trapping in a dense cold Rydberg gas
共振激发到里德伯态的冷原子气体在单光子水平上表现出很强的光学非线性。我们观察到，在这样的样品辐射捕获导致一个额外的机制里德伯激发。相反，我们表明，里德伯激发提供了一种新的原位探测的光谱，统计，时间和空间特性的捕获再散射光。我们还表明，吸收可以导致激发饱和，模仿里德伯阻断效应。由于多重散射的集体效应可能与由于里德伯原子之间的长程相互作用的合作效应共存，为冷里德伯气体的量子光学实验增加了一个新的维度。
2017-03-15 physics.atom-ph
On damping of Rabi oscillations in two-photon Raman excitation in cold $^{87}$Rb atoms
该研究通过实验和密度矩阵理论，研究了冷$^{87}$Rb原子双光子拉曼激发中拉比振荡的阻尼，并将其归因于光-原子相互作用中的退相干。
2025-04-21 physics.atom-ph
Autler-Townes splitting in the trap-loss fluorescence spectroscopy due to single-step direct Rydberg excitation of cesium cold atomic ensemble
利用铯原子磁光阱和窄线宽连续可调谐318.6nm紫外激光器，对铯原子6S 1/2（F=4）-71P3/2里德堡态的陷阱损失谱进行了实验研究.也就是说，由于紫外激光单步里德伯激发，磁光阱中的原子被激发到里德伯态，这导致原子荧光的降低。基于陷阱损失谱技术，观察到了强冷激光引起的Autler-Townes分裂，并研究了陷阱损失谱AT分裂间隔与参数的关系。此外，通过简化的飞行时间荧光成像测量冷原子的有效温度。此外，还对318.6nm紫外激光器进行了闭环正反馈功率稳定。这为进一步利用紫外激光进行里德伯原子相关的实验研究奠定了基础，对量子计算和量子信息领域的发展具有重要意义。
2023-03-02 physics.atom-ph
Experimental Plan to Verify the YPCP Model: "Yukawa Pico Chemistry and Physics" Implications in the CF-Lenr Field
在CF-LERN（冷聚变和低能核反应）领域，许多实验结果是可用的：无法解释的能量产生，经典聚变反应产物的不寻常模式的存在，同位素组成的变化，核辐射的零星发射。对于类似的实验条件，这些效应并不总是观察到的。如果存在导致这些影响发生的根本原因，那么就有理由提供资金，使其可重复和更强烈（这一步骤可能是一个试错过程，可能需要大量资金）。在这篇文章中，一个可能的基本解释的现象，连同实验计划来评估它。
2008-10-06 physics.atom-ph
Correlations of Rydberg excitations in an ultra-cold gas after an echo sequence
我们发现，在超冷气体中的里德堡态可以激发与强烈优选的最近邻距离，如果密度远低于饱和。该方案利用回波序列，其中激光脉冲的前半部分激发里德伯态，而后半部分使原子返回到基态，如Raitzsch等人的实验[Phys.Rev.Lett. 100（2008）013002]。在接近回波序列的末端时，几乎所有剩余的里德伯原子都与它的下一个邻居里德伯原子分离，分离的距离略大于脉冲中途的瞬时阻塞半径。这些相关性导致原子计数统计从泊松分布的大偏差。我们的结果是基于精确的量子演化的样品与少量的原子。最后，我们证明了实用的欧米茄展开的相关动力学的近似描述通过回波序列。
2009-11-04 physics.atom-ph
Surface-Induced Spectral Broadening during Efficient Two-Photon Excitation of Cold $^{133}\text{Cs}$ Atoms near an Optical Nanofiber
Shanxi University（山西大学）；ICIQ Research（ICIQ研究院）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）
该研究在冷原子云中利用光学纳米光纤，以低功率实现了铯原子双光子跃迁，观测到表面诱导的光谱不对称展宽，并建立了理论模型，揭示了波导修正辐射动力学与表面相互作用的关联，为波导量子电动力学研究提供了新见解。
2026-10-06 physics.atom-ph
Rydberg excitation of cold atoms inside a hollow core fiber
我们报告了一种多功能的，高度可控的混合冷里德伯原子光纤接口，基于激光冷却原子传输到空芯Kagomé晶体光纤。我们的实验是第一次证明了在空芯光纤中激发冷里德伯原子的可行性，我们研究了光纤对里德伯电磁感应透明（EIT）信号的影响。使用时间分辨的检测方法来区分激发和损失，我们观察到两个不同的制度的里德伯激发：一个EIT制度和一个制度占主导地位的原子损失。这些结果是一个实质性的进步，对未来使用我们的系统的量子模拟或信息。
2017-10-04 physics.atom-ph quant-ph
Role of mechanical effects on the excitation spectra of microwave-dressed Rydberg states in a cold atomic cloud
本文研究微波缀饰下冷87Rb原子里德伯激发谱，揭示部分谱特征源于激发概率变化，另一部分源于微波诱导强偶极-偶极力导致原子被移除，并通过实验与理论建模加以验证。
2025-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Single-Photon Rydberg Excitation and Trap-Loss Spectroscopy of Cold Cesium Atoms in a Magneto-Optical Trap by Using of a 319-nm Ultra-Violet Laser System
本文研究了铯原子在磁光阱中的单光子里德伯激发。我们用窄线宽319 nm紫外激光直接将原子从${{6S}_{1/2}}$基态激发到${{nP}_{3/2}}(n=70-100)$里德堡态。里德堡态的检测通过监测当${{6S}_{1/2}} (F = 4)$基态上的部分布居转移到里德堡态时MOT的荧光信号的减少来进行。我们清楚地观察到由于冷却光的陷阱损失谱中的Autler-Townes双峰。利用里德伯原子的大极化率，我们观察到了背景直流电场诱导的Autler-Townes双重态的Stark分裂。通过理论分析研究了斯塔克位移对电场的依赖关系，并由斯塔克分裂的测量结果推断出直流电场。我们发现在冷系综附近存在一个44.8（4）mV/cm的直流电场。这表明高位里德伯原子可以作为直流电场的传感器。
2019-11-21 physics.atom-ph
Spectroscopy of a cold strontium Rydberg gas
我们提出了一个冷锶里德伯气体的研究。利用里德伯原子的自发电离，从6 mK的锶原子云中探测到了n=20-80范围内里德伯态的窄带激光激发。使用高分辨率的步进扫描技术，我们进行详细的测量选定的里德堡态的斯塔克地图。我们发现测得的斯塔克地图和数值计算的基础上的独立电子模型之间的良好协议。最后，我们表明，第二价电子的激发可以用来探测的里德伯气体的动力学与纳秒时间分辨率通过自电离。
2011-02-14 physics.atom-ph
Cold CH radicals for laser cooling and trapping
超冷CH自由基有望成为探索量子态可控有机化学的一个富有成效的实验平台。在本工作中，我们计算了具有基态混合的CH分子的振动分支比（VBR）和转动分支比（RBRs）。随后，我们使用这些值通知光学循环的建议，并考虑两种可能的辐射冷却计划使用的$X^{2}Π\leftarrow A^{2}Δ$和$X^{2}Π\leftarrow B^{2}Σ^{-}$过渡。作为激光冷却CH的第一步，我们表征了这种物质的有效缓冲气体冷却，并在每个脉冲产生$\sim5\times10^{10}$ CH分子，旋转温度为2（1）K，平移温度为7（2）K。我们还确定CH-氦碰撞截面为$2.4(8)\times10^{-14}$ cm $^{2}$。该值对于正确解释碰撞增宽和准确提取胞内CH密度至关重要。这些冷CH分子标志着未来激光冷却和捕获实验以及冷有机化学测试的理想起点。
2021-09-08 physics.atom-ph physics.chem-ph
Optimised surface-electrode ion-trap junctions for experiments with cold molecular ions
我们讨论了两种类型的表面电极射频离子阱阵列，使集成的实验与同情冷却的分子离子的单片芯片设备之间的结的设计和优化。一个多目标的优化程序适用于一个任意的平面结的详细描述，并讨论了四个四极子之间的交叉结以及一个四极子到八极子结的结果。基于这些优化的功能元件，我们提出了一个多功能的离子阱芯片的实验与冷分子离子的温度在毫开尔文范围内。这项研究打开了大门，扩展复杂的芯片为基础的捕获技术，库仑结晶分子离子在质谱，光谱，控制化学和量子技术的潜在应用。
2017-01-23 physics.atom-ph
Spectroscopic properties of the molecular ions BeX^+ (X=Na, K, Rb): Forming cold molecular ions from an ion-atom mixture by stimulated Raman adiabatic process
本文采用基于赝势模型、高斯基组、有效核极化势和全组态相互作用（CI）的量子化学方法，计算了由碱金属离子Be和碱金属原子X组成的分子离子BeX^+（X=Na，K，Rb）的势能曲线、光谱参数和跃迁偶极矩.我们详细研究了碱金属离子与碱金属原子的量子碰撞。此外，我们还研究了离子-原子碰撞体系中通过受激Raman绝热过程形成分子离子的可能性，并讨论了实现布居转移的参数范围。我们的结果对离子-原子冷碰撞和冷分子离子形成的实验实现具有重要意义。
2018-05-25 physics.atom-ph
Rydberg tomography of an ultra-cold atomic cloud
里德伯原子之间的强相互作用最显著的特征之一是偶极阻塞效应，它只允许在阻塞球的体积内对里德伯态进行单次激发。在这里，我们提出了一种方法，在空间上可视化这种现象的非均匀气体的超冷铷原子。在我们的实验中，我们扫描的位置之一的激发激光器的冷云，并确定检测到的里德堡激发作为位置的函数的数量。通过中间5P水平的双光子电离过程中产生的离子的数量得到一个比较这种分布，我们证明了封锁效应修改的里德伯激发轮廓的宽度。此外，我们还研究了里德堡激发的动力学，发现激发的时间尺度依赖于束流位置处的原子密度。
2013-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Two-electron excitation of an interacting cold Rydberg gas
我们报道了锶原子相互作用的冷里德伯气体的产生。我们发现，内层价电子的激发谱对里德伯气体中的相互作用是敏感的，即使它们是由外层里德伯电子介导的，通过研究这一谱的演化，我们观察到密度依赖的布居转移到更高的角动量l.我们确定的部分里德伯原子转移，并确定占主导地位的转移机制是l-变化的电子里德伯碰撞与冷等离子体的形成。
2010-08-26 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Electronic spectroscopy of a cold SiO$^+$ sample: Implications for optical pumping
本文记录并分析了SiO $^+$冷样品的$\textrm{B}_2 Σ^+ - \textrm{X}^2 Σ^+(0,0)$谱带在脉冲染料激光激发下的色散荧光。测定了$\textrm{B}_2 Σ^+ (v=0) \rightarrow \textrm{X}^2 Σ^+(v)$和$\textrm{B}_2 Σ^+ (v=0) \rightarrow \textrm{A}^2 Π_i(v)$发射的分支比，并与基于现有实验和理论数据预测的值进行了比较。实验确定的分支比表明，$\textrm{B}_2 Σ^+ (v=0) \rightarrow \textrm{X}^2 Σ^+(v)$过渡是有点少对角线比预测。讨论了利用宽带激光激发对SiO $^+$样品进行激光冷却的影响。
2016-09-21 physics.atom-ph
Resonance reactions and enhancement of weak interactions in collisions of cold molecules
随着超冷原子和分子的产生，一种新型的化学--“共振”化学--出现了：当碰撞的原子和分子的能量与结合分子的束缚态相匹配时（费什巴赫共振），化学反应就可以发生。这种化学反应与低能原子核中发生的反应非常相似。在本文中，我们提出了一些问题，为未来的实验和理论工作有关的超冷分子的共振化学。分子玻色-爱因斯坦凝聚体特别有趣，因为在这个系统中碰撞和化学反应对弱场非常敏感;此外，由于有限数量的最终状态，优选的反应通道可能会增强。对弱场的敏感性是由于窄复合共振的高密度和具有动能E=0的分子的宏观数量（在平均场势的基态）而产生的。这种对磁场的高灵敏度可以用来测量复合共振态的能隙、宽度和磁矩的分布，并研究量子混沌的发生。右手和左手手性分子的产生速率的差异可以由外部电场和磁场以及共振的有限宽度产生。手性分子的宇称破坏能差也可以产生同样的效应。
2006-08-24 cond-mat.other physics.atom-ph physics.chem-ph
Stimulated Raman Adiabatic Passage for Improved Performance of a Cold Atom Electron and Ion Source
在冷原子电子和离子源中，利用受激拉曼绝热通道实现了对里德堡态的高效相干激发。我们实现了60%的效率平均超过激光激发体积的峰值效率为82%，相对于非相干脉冲激光激发的1.6倍的改善。利用脉冲电场电离的里德伯原子，我们创建电子束的持续时间为250 ps。高效激发将增加源亮度，这对超快电子衍射实验至关重要，并且相干激发到高位里德堡态可以减少内部聚束加热并创建高速单离子源。
2016-07-13 physics.atom-ph quant-ph
Cold and Ultracold Molecules: Science, Technology, and Applications
本文综述了冷分子和超冷分子的研究现状。它是《新物理学杂志》关于冷和超冷分子的特刊的介绍，并描述了基础研究和技术发展的新前景。冷分子和超冷分子可能会彻底改变物理化学和少数体物理学，提供探测量子物质新状态的技术，允许对基本和应用兴趣进行精确测量，并实现对凝聚态现象的量子模拟。超冷分子提供了有前途的应用，如量子计算的新平台，分子动力学的精确控制，纳米光刻和玻色增强化学。讨论基于最近的实验和理论工作，并总结了这个迅速扩展的研究领域的预期未来方向和悬而未决的问题。
2009-04-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Electric field excitation suppression in cold atoms
本文从两个方面研究了原子激发抑制。探索励磁抑制的第一种方式是通过外部DC电场。第二种方法是研究原子电离产生的自由电荷产生的电场对激发的抑制。这种抑制称为库仑阻塞。这里的库仑力是由离子通过紫外激光电离原子产生的。该理论表明，导致抑制的相互作用主要是由电荷-偶极子相互作用引起的。这里的电荷是离子，偶极是原子。在这个实验中，我们使用$^{85}$ Rb原子。价电子和离子核是电偶极子的两极。离子和原子之间的相互作用势能与$\frac{1}{R^2}$成比例，并且由该相互作用引起的频率偏移与$\frac{1}{R^4}$成比例，其中$R$是所考虑的离子和偶极子之间的距离。这项研究可用于量子信息存储、遥控、利用冷原子产生热等离子体以及电子器件。
2019-04-22 physics.atom-ph quant-ph
Collective Excitation Dynamics of a Cold Atom Cloud
我们从实验和理论上研究了冷原子云在激光照射下的瞬态响应。我们表明，合作的影响，这是以前研究的衰减动力学后，激光器被关闭，也引起了在这种配置的特征。特别是，我们表明，集体拉比振荡表现出超辐射阻尼。我们首先考虑一个实验，在线性光学制度和线性耦合偶极子理论很好地描述。然后我们表明，当增加饱和参数时，这种线性光学模型会崩溃，并且实验结果可以通过非线性平均场理论很好地描述。场论。
2020-01-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spatial distribution of optically induced atomic excitation in a dense and cold atomic ensemble
在JETP 112，246（2011）中的一般理论结果的基础上，我们计算了由弱单色光激发的稠密冷原子云中原子的空间分布。我们还研究了原子在云的不同部分的激发态的不同塞曼子能级上的分布。这种分布的原子激发的原子系综的密度和外部发射的频率的依赖关系进行了研究。我们表明，在云的边界区域的原子角动量的取向和对齐发生。原子激发的空间分布的分析表明，即使在这些参数制度的Ioffe-Regel判据的强本地化是满意的光本地化效应没有明显的迹象。然而，在偶极-偶极相互作用的标量近似的框架内进行的比较计算揭示了在某些条件下强局域化的明确表现。
2013-05-07 physics.atom-ph quant-ph
Structure of the Alkali-metal-atom-Strontium molecular ions: towards photoassociation and formation of cold molecular ions
用量子化学方法测定了由一个碱金属原子和一个锶离子组成的分子离子的势能曲线、永久和跃迁偶极矩以及静态偶极极化率。分子离子被视为有效的双电子系统，并处理使用有效的核心电位，包括核心极化，大高斯基组，和全组态相互作用。在即将到来的旨在合并冷原子和冷离子阱的实验的角度，辐射电荷交换，冷锂或铷原子和锶离子的光缔合的可能途径进行了讨论，以及稳定的分子离子的形成。
2011-02-24 physics.atom-ph quant-ph
Enhanced Yield from a Cryogenic Buffer Gas Beam Source via Excited State Chemistry
我们使用窄带激光激发的Yb，大大提高了亮度的冷光束的YbOH，多原子分子具有高灵敏度的物理超出了标准模型（BSM）。通过在低温环境中激发Yb原子到亚稳态$^3$ P $_1$态，我们显著增加了Yb与反应物碰撞的化学反应截面。我们表征了增强对激光性质的依赖性，并研究了YbOH产物的终态分布。由此产生的明亮，冷的YbOH束可以用于增加利用YbOH的新物理搜索的统计灵敏度，例如电子电偶极矩（eEDM）和核磁四极矩（NMQM）实验。我们还进行了新的量子化学计算，证实了在我们的实验中观察到的增强的反应性。此外，我们的计算比较了Yb（$^3$ P）与反应物H $_2$ O和H $_2$ O $_2$的反应途径。更一般地说，我们的工作提出了一个广泛的方法，以改善实验，使用低温分子束的激光冷却和精密测量的BSM物理研究。
2019-10-24 physics.atom-ph physics.chem-ph
Observation of Quantum Effects in sub Kelvin Cold Reactions
长期以来，人们一直在寻求在低温下观察化学反应，其中反应速率和途径由量子力学效应控制。到目前为止，量子化学领域一直由理论主导。困难在于在实验室中实现中性反应物之间足够低的碰撞速度，以便可以观察到量子波的性质。我们在这里报告合并中性超声束的第一个实现，并观察到明确的量子效应在由此产生的反应。我们观察到的轨道共振的潘宁电离反应的氩和分子氢与亚稳态氦导致急剧增加的绝对反应速率在对应于几个开尔文到10 mK的能量范围内。我们的方法广泛适用于许多典型的化学反应，并将使量子化学实验研究的突破。
2012-08-08 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Chemistry in a Cryogenic Buffer Gas Cell
Columbia University（哥伦比亚大学）；Stony Brook University（石溪大学）；Indiana University（印第安纳大学）
本研究在低温缓冲气体细胞中研究了钙与氢同位素的化学反应，发现H₂作为反应物和缓冲气体的性能优于D₂和HD，并揭示了反应物振动激发对分子产量的影响。
2026-01-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Rydberg excitation of trapped cold ions: A detailed case study
我们提供了一个详细的理论和概念研究计划的实验，激发里德堡态的离子被困在一个保罗陷阱。最终目标是利用里德伯离子之间的强态依赖相互作用来实现量子信息处理协议和模拟强相互作用自旋系统的动力学。我们强调这种方法的承诺时，结合高度的控制和读出的量子态在被困离子晶体与新颖的和快速的门计划的基础上相互作用的巨大里德伯原子的偶极矩。我们讨论了预期的理论和实验挑战的方式实现。
2011-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Light-assisted ion-neutral reactive processes in the cold regime: radiative molecule formation vs. charge exchange
本文对激光冷却的Ca+离子与Rb原子在离子-原子混合阱中的冷反应碰撞进行了实验和理论研究。我们观察到丰富的化学动力学解释的非绝热和辐射电荷交换，以及辐射分子的形成，使用高层次的电子结构计算。我们研究了光辅助过程的作用，并表明在激发反应通道中，占主导地位的化学途径的效率大大提高。我们的结果说明了辐射和非辐射过程的重要性，发生在离子-原子混合陷阱的冷化学。
2011-10-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Measurements of the ion velocity distribution in an ultracold neutral plasma derived from a cold, dense Rydberg gas
我们报告的离子速度分布的测量超冷中性等离子体来自一个密集的，冷里德伯气体在MOT。里德伯原子的激发使用共振两步激发路径与激光的持续时间为4 ns。血浆自发迅速形成。通过测量离子的激光诱导荧光（LIF）来确定离子速度分布的均方根宽度。所测得的激发效率进行了比较与蒙特卡罗波函数计算，并观察到显着的差异。我们讨论了封锁里德伯激发的条件以及随后的里德伯原子畴的空间有序性。虽然封锁的相互作用是大于拉比频率的原子样品的部分，没有证据的空间秩序观察。
2016-01-27 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Stationary Light Pulses in Cold Atomic Media
固定光脉冲（SLP），即，没有运动的光脉冲是通过用两个反向传播的耦合场检索存储的探测脉冲而形成的。我们发现，在冷原子介质中存在不可忽略的混杂拉曼激发，阻止了SLP的形成。我们在实验上证明了一种方法，以抑制这些拉曼激发，实现激光冷却原子中的SLP。我们的工作为冷原子和静止原子中的SLP研究开辟了道路，并为微光非线性光学提供了一条新的途径。
2008-11-18 physics.atom-ph physics.optics
Inverted Ladder Type Optical Excitation of Potassium Rydberg States with Hot and Cold Ensembles
本文介绍了在倒梯形系统（4S_（1/2）-5 P_（3/2）-nS_（1/2）和nD_（3/2）;5/2）中，用405 nm和980 nm两束反向传输的激光束对热室和冷原子中钾原子进行亚多普勒里德伯光谱的实验结果。在弱探测近似下，这种倒梯形方案在热系综中不具有亚多普勒电磁感应透明（EIT）特征。相反，我们利用一个强探测场，并成功地观察到一个透明窗口的宽度小于50 MHz。我们的全阶数值模拟与实验结果是令人满意的一致。这种窄线宽使我们能够以更高的精度测量$n$ =20-70的里德堡能级的能级。推导出的电离能与以前的测量结果一致。此外，将双光子里德伯激发方案应用到冷系综中，研究了不同里德伯态下MOT中基态原子布居的减少。我们的实验观察表明，在不同的探测失谐条件下的陷阱损失的两个不同的制度。在远离共振态（δp>>0）的情况下，可以用缀饰原子的图像来描述，而在共振态（δp~0）的情况下，则揭示了更有趣的结果。里德堡态越高，陷阱损失越大。此外，即使在能级能量相近的情况下，激发到nD态也会导致基态原子比附近的nS态更快地逃离陷阱。
2020-04-14 physics.atm-clus physics.atom-ph
Ion-neutral chemistry at ultralow energies: Dynamics of reactive collisions between laser-cooled Ca^+ ions and Rb atoms in an ion-atom hybrid trap
在离子-原子混合阱中研究了激光冷却Ca^+离子与Rb原子的冷化学反应。在碰撞能< E_{coll} >/kB = 20 mK-20 K范围内测定了反应的反应速率常数。在使用单个局域化Ca^+离子的实验中，能量最低。使用共振激发质谱法研究产物分支比。利用CaRb^+势能曲线的高级量子化学计算和辐射通道的量子散射计算，分析了该体系中反应过程的动力学（非辐射和辐射电荷转移以及导致CaRb^+分子离子形成的辐射缔合）。对于目前的低能散射实验，它表明，反应速率常数的能量依赖性是由长程相互作用与经典的朗之万模型，但它们的大小是由短程非绝热和辐射耦合，只有弱依赖于渐近能量。碰撞的量子特性的预测表现在发生狭窄的形状共振在定义明确的碰撞能量。目前的结果突出了冷离子中性反应碰撞中的普遍和系统特定的现象。
2013-02-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
A cryofuge for cold-collision experiments with slow polar molecules
超冷分子代表了物理和化学领域的一个迷人的研究前沿，但事实证明，在低速下制备致密样品具有挑战性。在这里，我们提出了一个解决方案，这一目标的非传统的方法称为冷冻离心机。它利用离心力使低温冷却的分子在实验室框架中达到低于$1\,$ K $\times k_B$的动能，相应的通量在低于$20\,$ m/s的速度下超过$10^{10}$ /s。通过获得高于$10^9$ /cm $^3$的密度和大于$25\,$ ms的相互作用时间，在氟代甲烷以及氘代氨样品中，我们观察到分子之间的冷偶极碰撞，并确定它们的碰撞截面。
2017-10-16 physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold hybrid ion-atom systems
激光冷却囚禁离子和超冷原子的混合系统是近年来量子物理基础研究的新平台。本文综述了离子-原子冷杂化系统的理论和实验研究进展，旨在结合这两个成熟领域的最佳特性。我们提供了一个广泛的概述的理论描述的离子原子混合物及其应用，并报告在实验中的进展与保罗或偶极陷阱与冷原子云重叠，并与离子直接产生的玻色-爱因斯坦凝聚体捕获的离子。我们从微观模型开始，描述电子结构，相互作用和碰撞物理的离子-原子系统在低温和超低温下，包括辐射和非辐射电荷转移过程和它们的控制与磁可调费什巴赫共振。然后，我们描述了相关的实验技术和混合系统的内在性质。特别地，我们讨论了离子在Paul阱中的微运动对离子-原子杂化系统的影响。接下来，我们回顾了最近的建议，使用离子浸没在超冷气体研究冷碰撞，化学，多体物理，量子模拟，量子计算和它们的实验实现。在最后一部分中，我们重点讨论了分子离子通过自发辐射缔合、光缔合、磁缔合和交感冷却的形成。讨论了冷分子离子在冷控化学和精密光谱学中的应用和前景。
2019-08-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold molecular ions on a chip
我们报道了离子阱芯片表面上分子离子的感应冷却和库仑结晶。N $_2^+$和CaH $^+$离子被限制在表面电极射频离子阱中，并通过与激光冷却的Ca $^{+}$离子的相互作用冷却到毫开尔文范围内的长期平移温度。由表面电极产生的捕获电势的配置使得能够形成平面双组分库仑晶体和分子从芯片上的原子离子的空间分离。利用分子动力学模拟对库仑晶体的结构和热性能进行了表征。本研究将基于芯片的捕获技术扩展到库仑结晶分子离子，在质谱、冷化学、量子信息科学和光谱学中具有潜在的应用。
2014-04-16 physics.atom-ph physics.chem-ph
Cooper pair polaritons in cold fermionic atoms within a cavity
本文建立了光腔中简并费米气体与光子强耦合准粒子的Bardeen-Cooper-Schriffer（BCS）理论。该系统的基本光子激发是腔极化激元，它由一个腔光子和费米海中一个原子的激发组成。从费米海中激发出的原子留下了一个空穴，这两个空穴一起产生了一个松散束缚的库珀对，使得系统可以用BCS波函数来写。随着激发态密度的增加，受激原子和空穴的结合变得更强，从而进入分子区域。因此，这实现了另一种BCS BEC交叉的情况下，参与的物种是准粒子激发费米海的激发原子和空穴。
2019-12-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Effect of nuclear spin symmetry in cold and ultracold reactions: D + para/ortho-H$_2$
我们报告的反应和振动淬灭的碰撞D与para-H $_2$（$v,j=0$）和ortho-H $_2$（$v,j=1$）在冷和超冷温度下的结果。我们研究了势垒主导过程（$0\le v\le 4$）和一个无势垒过程（$v=5$）的核自旋对称性效应。在0.01- 10 K范围内，我们发现了共振结构，它依赖于H $_2$的核自旋，产生于特定分波的贡献.我们讨论了在这个基准系统的超冷化学的结果的影响。
2015-05-12 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Cold trapped molecular ions and hybrid platforms for ions and neutral particles
本文回顾了冷陷俘分子离子领域的最新进展，重点介绍了新型混合原子-离子平台中的冷化学实验以及基于量子逻辑方案的高精度分子量子态制备与探测技术，这些进展为精密测量、量子技术和化学动力学等领域奠定了重要基础。
2023-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Isotope-specific reactions of acetonitrile (CH3CN) with trapped, translationally cold CCl+
用线性Paul离子阱-飞行时间质谱仪研究了CCl+与乙腈的气相反应。这项工作建立在以前的研究中的反应的CCl+与乙炔，并进一步探讨了CCl+与有机中性分子的反应性。这两种反应物物种都与星际介质（ISM）中的化学观测和模型有关。特别是腈，因其在生命前化学中的相关性而闻名，例如在土星的卫星之一泰坦的大气中发现的。这项工作是第一次研究的卤化碳阳离子与腈的反应之一，也是第一次探索CCl+与腈的反应。反应物同位素体被用来明确地分配从这个反应的离子初级产品：HNCCl+和C2 H3+。测量分支比，并确定两种初级产物的概率相等。量子化学和统计反应速率理论计算阐明了解释反应数据的相关信息，包括：反应热力学，反应的势能面，以及所观察到的产物的速率常数和分支比。特别地，反应产物和势能面激发关于腈官能团的强度和作用的问题，这可以通过更多的此类反应进一步探索。
2020-11-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
Three-body recombination in physical chemistry
本文综述了基于超球坐标经典轨迹计算的三体复合直接方法，为离子-原子-原子和原子-原子-原子三体复合过程提供第一性原理解释，并总结发现与领域挑战。
2023-04-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
Formation of molecular ions by radiative association of cold trapped atoms and ions
本文采用基于有效实势的量子化学方法，对激光冷却Rb原子与碱土金属离子（Ca $^+$，Sr $^+$，Ba $^+$）和Yb $^+$，以及Li与Yb $^+$冷碰撞过程中的辐射发射进行了理论研究.辐射缔合的分子离子的预测发生的所有系统的截面大于辐射电荷转移一个两到十倍。部分和总的速率常数也计算和可用的实验进行比较。窄形状的共振是预期的，这可以在低温下检测到的实验分辨率在目前的标准的限制。振动分布也进行了计算，表明最终的分子离子没有创建在其基态水平。
2015-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Tunable Holstein model with cold polar molecules
我们证明了囚禁在光晶格中的极性分子系综可以看作是一个可控的开放量子系统。集体转动激发与晶格势中分子运动之间的耦合可以通过改变外加直流电场的强度和方向以及俘获激光的强度来控制。该系统可以用参数可调的广义Holstein哈密顿量来描述，可以作为激发能转移和极化子现象的量子模拟器。我们发现，激发能转移的性质可以通过调节实验参数来改变。
2011-10-26 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Sympathetic and swap cooling of trapped ions by cold atoms in a MOT
一个冷却和捕获的离子和原子的混合系统，为离子辅助冷化学和新颖的多体研究铺平了道路。由于单个俘获机制的不同，被俘获的原子明显比被俘获的离子冷，因此在组合系统中，强的二元离子$-$原子相互作用导致从离子到原子的热流。相反，被捕获的离子也可以被冷原子碰撞加热，使离子和原子之间的平衡变得有趣。在这里，我们的实验表明，铷离子（Rb $^+$）冷却接触磁光捕获（MOT）Rb原子，相反的一般预期的离子加热等离子和原子质量。从理论上解释了冷却机理，并用数值模拟加以验证。共振电荷交换（RCx）碰撞，它允许交换冷却的离子与原子，其中一个单一的掠射碰撞事件带来的快速离子休息的重要性进行了讨论。
2011-12-26 physics.atom-ph quant-ph
Real-time detection of Rydberg state dynamics of cold atoms using an optical cavity
本文报道了利用双光子激发的方法对冷Rb $^{87}$原子的内态动力学进行实时探测，并将其激发到$30D_{5/2}$里德堡态.在共焦光学腔的模体积上叠加一个介观原子云，并由两束横向于腔轴的激光进行光泵浦。对里德伯态的激发改变了集体原子-腔耦合，这是通过监测在弱驱动时穿过腔的光来检测的。除了阻尼相干激发动力学和衰减回基态，数据显示的黑体辐射诱导的跃迁从$30D_{5/2}$状态到邻近的里德堡态的超辐射增强。此外，他们显示了密度依赖的超辐射衰减，这是由于在所涉及的里德伯态原子之间的长程偶极-偶极相互作用的缓解。这些结果有助于解决最近关于BBR诱导的超辐射和里德伯原子相互作用之间的相互作用的争论。
2021-12-14 physics.atom-ph quant-ph
A versatile apparatus for simultaneous trapping of multiple species of ultracold atoms and ions to enable studies of low energy collisions and cold chemistry
本文提出一种可同时囚禁多种超冷原子与离子的多功能实验装置，验证 Li、Cs 原子和离子的囚禁探测，并展示低能碰撞及协同冷却结果。
2024-01-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Van der Waals explosion of cold Rydberg clusters
本文报道了在实空间中直接测量单个里德伯原子之间的范德华力对其外自由度的影响。粒子间距离约为5 μm的里德伯原子团簇是通过在磁光阱中产生少量的种子激发，然后通过非共振激发产生一系列易化激发事件而产生的。经过一段可变的膨胀时间后，里德伯原子被场电离，由到达时间分布计算了膨胀后里德伯原子团的大小。我们的实验结果与范德瓦耳斯爆炸的数值模拟吻合得很好。
2015-06-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Generation of doubly excited Rydberg states based on Rydberg antiblockade in a cold atomic ensemble
里德伯原子之间的相互作用可以显著地改变里德伯激发动力学。在共振驱动场作用下，处于高位态的里德伯-里德伯相互作用可以引起原子共振的位移，从而使二次里德伯激发变得不可能，导致里德伯阻断效应。在相关效应中，光与原子的里德伯态的非共振耦合有助于里德伯反封锁效应，其中里德伯相互作用产生共振条件，其促进里德伯原子气体中的二次激发。在这里，我们研究了光与物质的相互作用和非共振双光子激发的动力学，包括两个和三个原子的里德伯相互作用及其对冷原子系综中激发态动力学的影响。在一个实验激励的制度，我们找到了最佳的物理参数，如拉比频率，双光子失谐，和泵的持续时间，以实现显着提高产生双激发集体原子态的概率。由于里德伯反封锁效应，这导致了大的自相关值，并使该系统成为高纯度双光子Fock态源的潜在候选者。
2019-12-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Study of light-assisted collisions between a few cold atoms in a microscopic dipole trap
本文研究了一个包含少量（~3个）Rb ~（87）冷原子的系综中的光辅助碰撞。利用我们的能力，一个原子正好在陷阱中，我们测量的单体加热率与近共振激光激发，我们用这个测量提取的两体损失率与光辅助碰撞时，一些原子存在于陷阱中。我们的测量表明，两体损失率可以达到令人惊讶的大值β>10^{-8} cm^{3}.s^{-1}，并随着陷阱深度和激发光参数的变化而迅速变化。
2012-05-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ultracold ion-atom experiments: cooling, chemistry, and quantum effects
研究浸在超冷原子浴中的激光冷却离子的实验装置将量子气体和捕获离子这两个令人兴奋且已建立的场合并在一起。这些实验得益于对少体离子系统的精确读出和控制，以及多体方面，可调相互作用和原子的超冷温度。然而，将两者结合起来会导致实验设计和可研究的物理学方面的挑战。然而，这些系统提供了深入了解离子-原子碰撞，离子的缓冲气体冷却和离子-原子相互作用中的量子效应。这使它们成为超冷量子化学研究、光谱学和精密测量用冷分子离子的产生以及带电杂质物理学的量子模拟的试验台的有希望的候选者。在这篇综述中，我们的目标是提供一个实验帐户的最新进展，并介绍了实验装置和技术，使量子效应的观察。
2022-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coherent optical nano-tweezers for ultra-cold atoms
近年来，人们对超冷原子亚波长自由空间光学势的产生了极大的兴趣，并取得了一定的进展。一个关键的开放问题是几何势，这是排斥和无处不在的亚波长自由空间潜力的创建，禁止创建长寿命的窄陷阱。在这里，我们表明，这是可能的，以创建这样的陷阱。我们提出了两个方案，实现亚波长陷阱，并证明其优于现有的建议。我们分析了原子在这种陷阱中的寿命，并表明长寿命的束缚态是可能的。这项工作开辟了一个新的前沿亚波长控制和操纵超冷物质，在量子化学和量子模拟的应用。
2018-08-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
