Trapping and sympathetic cooling of single thorium ions for spectroscopy
精确的光学光谱学的外来离子揭示了准确的信息，如核性质的电荷半径和磁性和四极矩。钍离子表现出独特的核性质，与测试自然界的对称性高度相关。我们报告的负载和捕获的单个$^{232}$ Th $^+$离子在线性保罗陷阱，嵌入和同情冷却的小晶体的捕获$^{40}$钙$^+$离子。被捕获的Th离子以非破坏性的方式从晶体发射的激光诱导Ca荧光图案中的空隙中识别，或者，当从Paul阱提取离子并将它们引导到外部检测器中时，通过飞行时间信号识别。我们已经装载和处理了总共231个单独的Th离子。我们达到了$\gtrsim 95\, \%$的飞行时间检测效率，与检测器的量子效率一致。共振冷却技术有望应用于其他同位素和Th的各种电荷态，为进一步研究$^{229m}$ Th.
2018-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Cryogenic Penning-Trap Apparatus for Precision Experiments with Sympathetically Cooled (anti)protons
目前用单个（反）质子来测试CPT对称性的精密实验进展很快，但由于需要将粒子冷却到亚热能而变得复杂。我们描述了一个低温潘宁陷阱设置为$^9$是$^+$离子的设计，允许耦合的单（反）质子的激光冷却的原子离子的交感冷却和量子逻辑光谱。我们报告捕获和激光冷却的云和单个$^9$的$^+$离子。我们讨论了一个微型陷阱的前景，允许耦合的单（反）质子的激光冷却$^9$是$^+$离子的同情激光冷却，以亚毫K温度毫秒的时间尺度。
2021-07-18 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling of OH- ions using ultracold Rb atoms in a dark SPOT
我们正在发展一种新的混合原子-离子阱来研究超冷铷原子与质量选择性OH-分子的相互作用。离子被捕获在一个八极射频陷阱内，这个陷阱是用细线代替常用的棒制成的。这确保了对阱中心的良好的光学访问，其中离子可以与存储在暗自发力光学阱（暗SPOT）中的激光冷却的铷原子重叠。由于暗SPOT中的密度比标准磁光阱中的密度高约一个数量级，因此这种设置提供了高碰撞率。此外，由于几乎所有的原子都处于基态，所以与激发原子的非弹性碰撞被抑制。我们的设置使用SIMION的数值模拟预测，冷却的离子是可行的。
2015-07-23 physics.atom-ph
Ion-neutral sympathetic cooling in a hybrid linear rf Paul and magneto-optical trap
离子和中性原子之间的长程极化力导致大的弹性散射截面，例如，10^6 a.u. Na+对Na或Ca+对Na在冷和超冷温度下。这表明，混合离子中性阱应该提供一个原子或分子离子显着的交感冷却的一般手段。我们提出SIMION 7.0模拟结果的优点和限制的交感冷却内的混合陷阱装置，由一个线性的RF保罗陷阱同心与钠磁光阱（MOT）。本文探讨了各种加热机制对混合系统的影响，以及与MOT，Paul陷阱，离子数量和离子种类相关的参数如何影响交感冷却的效率。
2012-08-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Tank-Circuit Assisted Coupling Method for Sympathetic Laser Cooling
本文讨论了两种离子在单独的潘宁阱中通过一个共同的储能电路运动的耦合。通过测量两个耦合离子的运动模式的避免交叉行为，证明了由槽路辅助的耦合的增强。提出了一种间歇式激光冷却的共振冷却方法，并给出了理论描述。该技术能够调谐两个离子物种在单独的陷阱之间的耦合强度，从而允许有效的交感冷却的任意类型的单离子的高精度潘宁阱实验。
2021-04-08 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling and detection of a hot trapped ion by a cold one
研究了一个离子被另一个激光冷却离子或小离子晶体共振冷却的动力学。为此，我们开发了简单的模型的冷却动力学在弱库仑相互作用的限制。在实验上，我们利用激光烧蚀产生的中性原子的光电离，制备了Ca $^+$和Al $^+$的双离子晶体。我们用时间分辨荧光光谱法研究了激光烧蚀原子穿过陷阱的速度分布。我们观察到中性原子的速度远高于那些热加热的样品，并发现作为一个结果长的symathethic冷却时间之前结晶发生。我们的关键结果是一种新的技术，用于检测负载的初始热离子的能量在eV范围内，通过监测多普勒冷却离子的运动状态已经存在于陷阱。该技术不仅检测离子，而且还提供关于交感冷却过程的动力学的信息。
2015-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Modeling sympathetic cooling of molecules by ultracold atoms
我们模型的基态CaF分子的超冷Li和Rb原子的共振冷却。分子在微波阱中运动，而原子则被磁性捕获。我们计算微分弹性截面的CaF-Li和CaF-Rb碰撞，使用模型Lennard-Jones势调整，给出典型的值的s-波散射长度。与轨道计算一起，这些微分截面被用来模拟分子的冷却、原子的加热和原子从阱中的损失。我们发现，一个硬球碰撞模型的基础上的能量依赖的动量输运截面准确地预测分子冷却速率，但低估了原子加热和损失率。我们的模拟表明，Rb是一个更有效的冷却剂比锂基态分子，和冷却动力学不太敏感的s-波散射长度的精确值时，Rb被使用。利用真实的实验参数，我们发现分子可以在大约10秒内被共振冷却到100 $μ$ K。通过对原子进行蒸发冷却，可以提高冷却速率，并且可以在30 s内将分子的最终温度降低到1 $μ$ K。
2015-11-11 physics.atom-ph
Improving Efficiency of Sympathetic Cooling in Atom-Ion and Atom-Atom Confined Collisions
我们提出了一种新的方式，在电磁保罗陷阱的离子的交感冷却：它意味着使用冷缓冲原子在原子离子约束诱导共振（CIR）的区域。问题是，离子不可避免的微动及其与混合原子-离子阱中较冷原子环境相互作用的长程性质阻止了其共振冷却。我们发现，离子微动对其交感冷却的破坏性影响，但可以抑制在附近的原子-离子CIR。其起源是CIR附近原子-离子波函数的“费米子化”，其中原子-离子对表现为一对不相互作用的相同费米子。这阻止了原子与离子在共振附近的完全接近，并且不会增强离子的微动，这会干扰其交感冷却。以Li-Yb $^+$和Li-Yb受限系统为例，采用准经典量子方法研究了原子-离子和原子-原子受限碰撞中共振环周围的交感冷却效应.在这种方法中，冷原子的薛定谔方程与较热重离子或原子碰撞过程中的经典Hamilton方程同时积分。我们发现在原子-离子混合阱中，冷原子对离子的共振冷却是可能的。我们还表明，它是可能的，以提高效率的交感冷却原子陷阱，通过使用原子CIR。
2021-01-10 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic rotational cooling of large trapped molecular ions
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
通过协同旋转冷却技术，实现对分子离子旋转态的高效冷却，为量子信息处理和高精度光谱学提供新的可能性。
2026-02-03 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
Sympathetic cooling of $^4$He$^+$ ions in a radiofrequency trap
我们在线性射频阱中，通过激光冷却$^9$ Be $^+$的感应冷却，制备了超冷$^4$ He $^+$离子的库仑晶体。获得了在$\sim$ 20 mK下含有多达150个局部He $^+$离子的稳定晶体。系综或单个超冷He $^+$离子为进行QED的精确测试和核半径的测量开辟了有趣的前景。本工作还表明了用$^9$ Be $^+$作为冷却剂冷却和结晶高电荷原子离子的可行性。
2004-12-09 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Prospects for sympathetic cooling of molecules in electrostatic, ac and microwave traps
我们考虑如何被困分子可以被超冷原子同情冷却。作为一个原型系统，我们研究了LiH分子与超冷Li原子的共囚禁。我们计算了LiH + Li与初始处于基态和第一旋转激发态的分子的弹性和非弹性碰撞截面。然后，我们使用这些截面来模拟在静电阱，交流电阱和微波阱的交感冷却。在静态陷阱中，我们发现，非弹性损失太大，冷却是可行的，这个系统。交流和微波陷阱限制了基态分子，因此抑制了非弹性损耗。然而，在交流陷阱中的碰撞可以使分子从稳定的轨道变为不稳定的轨道，因此共振冷却伴随着陷阱损失。在微波阱中，没有这种损失，并且应该可以进行共振冷却。
2011-02-25 physics.atom-ph
Radio-frequency sideband cooling and sympathetic cooling of trapped ions in a static magnetic field gradient
本文详细研究了单原子离子和双原子离子的近基态冷却。我们介绍了一个简单的边带冷却方法的限制原子和离子，使用射频辐射施加到裸露的离子状态在静态磁场梯度，并证明其应用于离子限制在长期的陷阱频率，$ω_z \approx 2π\times 117 $ kHz。对于单个\ybplus离子，边带冷却循环将平均声子数$\left\langle\,n\,\right\rangle$从多普勒极限降低到$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 0.30（12）。这与本实验中理论估计的最低可实现声子数一致。我们将这种RF边带冷却方法推广到两个\ybplus离子的系统，在质心模式下得到声子数为$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 1.1（7）。此外，我们证明了第一次实现的交感RF边带冷却的离子晶体组成的两个单独寻址相同的同位素的相同的物种。
2017-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Trapping and Sympathetic Cooling of Boron Ions
我们证明了B $^{+}$离子在激光冷却Ca $^{+}$的库仑晶体中的俘获和共振冷却。我们通过共振激发的长期运动非破坏性地证实了B $^+$两种同位素的存在。B $^{+}$离子通过硼的烧蚀加载，并且长期激发光谱也揭示了与B $_{n}^{+}$形式的离子一致的特征。
2016-09-29 physics.atom-ph
Ultracold hydrogen atoms: a versatile coolant to produce ultracold molecules
我们从理论上表明，超冷氢原子具有非常有利的性质，同情冷却的分子微开尔文温度。我们计算了H原子与原型分子NH（三重态-Sigma-）和OH（二重态-Pi）的自旋极化相互作用的势能面，结果表明它们是浅的（50 ~ 80 cm-1），并且只有弱的各向异性.我们进行量子碰撞计算的H+NH和H+OH，并表明，弹性非弹性截面的比例是足够高的，允许交感冷却的温度远远超过1 K的NH和约250 mK的OH。
2013-10-19 physics.atom-ph
Resistive and sympathetic cooling of highly-charged-ion clouds in a Penning trap
我们目前的测量电阻和交感冷却的离子云限制在潘宁陷阱。对于由一个离子种类组成的云的电阻冷却，我们观察到一个显着的偏离指数冷却行为，这是由能量传递模型解释。所观察到的交感神经冷却的同时限制的离子物种显示二次依赖于离子的电荷状态，因此与预期的稀释非中性等离子体的物理。
2014-10-31 physics.atom-ph
Instability Heating of Sympathetically-Cooled Ions in a Linear Paul Trap
利用计算和理论方法研究了储存在线性几何结构、射频电四极阱中离子的交感激光冷却。该模拟允许5个样品离子与35个激光冷却的原子离子相互作用，揭示了一种不稳定的加热机制，该机制可以防止低于一定临界质量的离子被同情冷却。然而，该临界质量可以通过改变捕获场参数来改变，从而允许具有非常大的质量范围的离子使用单个离子种类被同情地冷却。这种不稳定性的加热机制的理论解释，提出预测的冷却-加热边界的捕获参数空间是一条线的恒定$q_u$（离子阱稳定性系数），一个结果支持的计算结果。$q_u$的阈值取决于相互作用离子的质量。给出了这种依赖关系的函数形式。
2002-08-19 physics.atom-ph
Atom-molecule collisions, spin relaxation, and sympathetic cooling in an ultracold spin-polarized Rb($^2\mathrm{S}$)-SrF$(^2Σ^+)$ mixture
我们探讨了自旋极化SrF（$^2Σ^+$）分子与Rb（$^2$ S）原子之间的超冷碰撞作为磁阱中SrF（$^2Σ^+$）分子交感冷却的基本步骤的适用性。为此，我们进行了超冷Rb+SrF碰撞在磁场中的量子力学散射计算的基础上，一个精确的势能面的三重态的Rb-SrF电子态从头计算方法使用自旋限制耦合器集团方法与单，双和非迭代三重激发[RCCSD（T）]。的Rb SrF相互作用有一个整体的最小值与3444厘米$^{-1}$在弯曲的几何形状和浅的局部最小值的线性几何形状的井深。尽管这样一个强大的和各向异性的相互作用，我们发现，收敛的近耦合散射计算Rb+SrF碰撞在磁场中仍然是可能的旋转基组，包括高达125个封闭的旋转通道的总角动量表示。我们的计算表明，在很宽的磁场（1-1000 G）和碰撞能量（$10^{-5}-10^{-3}$ K）范围内，完全自旋极化的Rb与SrF碰撞中电子自旋弛豫比弹性散射慢得多，这表明在磁阱中激光冷却SrF（$^2Σ^+$）分子与自旋极化的Rb（$^2$ S）原子的共振冷却具有良好的前景.我们表明，传入的$p$ -波散射起着重要的作用，在超冷碰撞由于大的减少质量的Rb-SrF碰撞对。在1.4 $μ$ K下计算的非弹性截面的磁场依赖性显示了丰富的共振结构，包括低场$p$波共振，这表明外部磁场可以用于提高重原子-分子混合物的交感冷却效率。
2018-01-24 physics.atom-ph physics.chem-ph
Frequency measurement of the clock transition of an indium ion sympathetically-cooled in a linear trap
我们报告的时钟跃迁的频率测量在115 In+离子与Ca+离子在线性射频陷阱的同情冷却。Ca+离子被用作外部电磁场的探针，并用作制备冷In+的冷却剂。通过使用参照位于同一地点的频率标准的光学频率梳对36个测量值进行平均，确定频率为1 267 402 452 901 049.9（6.9）Hz。
2017-05-02 physics.atom-ph
Evidence of sympathetic cooling of Na+ ions by a Na MOT in a hybrid trap
离子-中性粒子混合阱是研究离子与中性粒子碰撞动力学的理想系统。该系统提供了一种通用的冷却方法，可以应用于光学不可接近的物种，也可以潜在地冷却内部自由度。离子和中性粒子之间的长程极化势（$V\propto-α/r^4$）导致低温下大的散射截面，使得混合阱成为通过与中性原子碰撞实现离子有效共振冷却的有利系统。我们目前的实验证据的交感冷却的混合陷阱的\ce{Na+}离子，这是封闭的壳层，因此没有激光诱导的原子跃迁，由等质量的冷钠原子的磁光阱（MOT）。
2013-01-08 physics.atom-ph
Sympathetic cooling in a mixture of diamagnetic and paramagnetic atoms
我们将镱的双色光偶极阱与铷的Ioffe-Pritchard型磁阱相结合，在实验上实现了超冷顺磁性铷原子和反磁性镱原子的混合阱。在这个混合阱中，通过与铷的弹性碰撞实现了五种不同的镱同位素的共振冷却。观察到镱同位素的质量上的种间碰撞截面的强烈依赖性。
2010-08-07 physics.atom-ph
Sympathetic Cooling of Mixed Species Two-Ion Crystals for Precision Spectroscopy
囚禁离子的交感冷却已经成为量子信息处理和精密光谱学不可或缺的工具。在最简单的情况下，单个多普勒冷却离子同情地冷却另一个通常具有不同质量的离子。我们分析调查的质量比的影响，这样的离子晶体上的可实现的温度限制在外部加热的存在下。作为一个例子，我们表明，一个单一的Al+与Be+，Mg+和Ca+离子的冷却提供了类似的结果，通常在离子阱中观察到的加热速率，而冷却离子具有较大的质量表现较差。此外，我们提出的再热动力学的数值模拟结果后，背景气体碰撞的Al+/Ca+晶体不同的冷却激光配置。
2012-02-17 physics.atom-ph quant-ph
Neutral gas sympathetic cooling of an ion in a Paul trap
研究了中性缓冲气体中的单离子。一个分析模型的开发，给出了一个完整的描述的离子的动态和稳态特性。这个模型的扩展，借用金融数学的技术，是用来解释最近观察到的非麦克斯韦统计这些系统。两者合计，这些结果提供了一个解释的长期存在的问题与交感冷却的离子由中性缓冲气体。
2013-10-19 physics.atom-ph
$^{174}\mathrm{Yb}^+$-$^{113}\mathrm{Cd}^+$ sympathetic-cooling bi-species Coulomb crystal applied to microwave frequency standard
报道了以$^{174}\mathrm{Yb}^+$离子为冷却剂的$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分库仑晶体的制备，并验证了其作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$共振冷却微波频率标准的应用潜力。$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子被捕获在中心，这大大减少了RF加热和$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子所经受的过度微动。在该方案下，由于二阶多普勒效应引起的不确定性被降低到$5\times10^{-16}$，这代表了比交感冷却的$^{40}\mathrm{Ca}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$晶体提高一个数量级。二阶塞曼效应对微波离子频标的不确定度贡献最大，其不确定度被减小到$4\times10^{-16}$。相关AC斯塔克位移不确定度估计为$4\times10^{-19}$。这些结果表明，使用$^{174}\mathrm{Yb}^+$作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$的冷却剂离子是非常优越的，并确认了采用$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分晶体的交感冷却镉离子微波时钟系统的可行性。
2023-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling of the Ba$^+$ ion by collisions with ultracold Rb atoms: theoretical prospects
本文应用最新的{ \em ab initio}方法在Born-Oppenheimer近似下计算了（BaRb）$^+$分子离子的势能曲线。描述在大原子间距离的静电，感应和色散相互作用的长程系数也报道。控制X $^1Σ\to ^1Σ, ^1Π$的电跃迁偶极矩作为极化传播子的第一留数，用线性响应耦合簇方法计算，仅限于单激发和双激发。非绝热的径向和角耦合矩阵元素，以及自旋轨道耦合矩阵元素已被评估使用多参考配置相互作用方法限制到一个大的活动空间的单和双激发。利用这些耦合，得到了与实验相关的0 $^+$和1态的自旋-轨道耦合（相对论）势能曲线。最后，由非相对论结果和自旋轨道本征矢得到了相对论跃迁矩和非绝热耦合矩阵元。采用电子结构输入计算了Ba $^+$离子与Rb原子的碰撞截面。在这些计算中使用了非相对论和相对论势。我们的结果表明，非弹性截面对应的从Rb原子的Ba $^+$离子的电荷转移是远远小于弹性的一个在很宽的范围内的能量高达1 mK。这表明Ba $^+$离子通过与超冷Rb原子碰撞而产生的共振冷却是可能的。
2011-06-06 physics.atom-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
Trapping and sympathetic cooling of conformationally selected molecular ions
本文以顺式和反式间氨基苯乙烯为例，实现了分子离子单个构象异构体的选择性产生、离子阱囚禁与激光冷却钙离子协同冷却，并验证其可稳定存在超过十分钟，为离子阱中构象选择性光谱与可控化学研究奠定基础。
2023-08-07 physics.atom-ph physics.chem-ph
Blue-sky bifurcation of ion energies and the limits of neutral-gas sympathetic cooling of trapped ions
通过与中性缓冲气体的碰撞来对被捕获的离子进行交感冷却对于各种现代科学领域是至关重要的，包括基础化学、质谱、核物理和粒子物理以及原子和分子物理。尽管其广泛使用了四十多年，但其基本局限性仍然存在公开问题。为了探索这些限制，在这里，我们研究了10个钡离子浸入300万激光冷却的钙原子气体中的稳态演化。我们观察和解释的非平衡行为的出现证明了分叉的离子稳态温度，参数化的离子数。我们表明，这种行为导致的限制，在创建和维护的捕获的离子使用中性气体的交感冷却的冷样品。这些结果为研究非平衡态热力学提供了一条途径。
2016-08-11 physics.atom-ph
Sympathetic cooling in an optically trapped mixture of alkali and spin-singlet atoms
我们报告实现了一个稳定的混合物的超冷的锂和镱原子限制在一个远离共振光偶极阱。我们观察了~（174）Yb对~6Li的共振冷却，并提取了s波散射长度的大小|a6Li-174Yb| =（13 \pm 3）a0。使用174 Yb的强制蒸发冷却，我们实现了6Li温度降低到费米温度以下，纯粹通过物种间的交感冷却。
2011-01-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Simulating sympathetic cooling of atomic mixtures in nonlinear traps
我们讨论了共振冷却的原子混合物在现实的，非线性的捕获潜力，使用一个微观有效的模型开发的谐波陷阱的动力学。我们对比不同的原子陷阱，如Ioffe-Pritchard磁陷阱和光偶极陷阱的有效性，以及它们的内在非线性在加速或减缓两种原子物种之间的热化中所起的作用。这一讨论包括具有较低有效维数的构型的情况。从一个更理论的角度来看，我们的研究结果提供了第一次探索的广义Caldeira-Leggett模型与非线性的捕获潜力，以及在物种间的相互作用，并没有限制他们的耦合强度。
2017-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Sympathetic Cooling of Protons and Antiprotons with a Common Endcap Penning Trap
我们提出了一个实验，通过共振耦合粒子的激光冷却铍离子使用一个共同的端盖技术，共振冷却质子和反质子在潘宁陷阱。我们的分析表明，（反）质子的制备在mK温度的时间尺度上的几十秒是可行的。该技术的成功实施将对质子和反质子基本性质的高精度比较产生直接和重大的影响。这反过来将提供一些对标准模型的基本对称性的最严格的检验。
2017-09-01 physics.atom-ph
Effective microscopic models for sympathetic cooling of atomic gases
在热浴存在下的系统的热化一直是许多理论研究的主题，特别是在固态物理的框架中。在这种情况下，存在一个大的带宽的频率分布的谐振子schematizing热浴是至关重要的，强调在Caldeira-Leggett模型。相比之下，原子阱中的超冷气体以明确定义的频率振荡，因此似乎不在卡代拉-莱格特范式之内。我们引入相互作用哈密顿，使我们能够适应模型的原子物理学框架。这些模型的内在非线性区分他们从原来的Caldeira-Leggett模型，并要求一个非平凡的稳定性分析，以确定有效的范围内的模型参数。这些模型允许分子动力学模拟的混合物的超冷气体，这是当前的相关性，优化共振冷却退化玻色-费米混合物。
2015-10-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Efficient sympathetic cooling in mixed barium and ytterbium ion chains
本文研究了钡镱混合链中线性射频阱中径向离子运动的共振冷却。钡离子是多普勒冷却的，而镱离子通过与冷的钡离子相互作用而冷却。我们通过测量离子链中所有径向正常运动模式的平均占据量子数和温度来估计交感冷却的效率。两个钡和两个镱离子的链中的全套顺序已被探测，我们表明，所有链配置的平均热占据数强烈依赖于陷阱的纵横比。我们证明了有效的交感冷却的陷阱的纵横比约为2.9的所有径向正常模式。
2021-04-21 physics.atom-ph
Trapping cold ground state argon atoms for sympathetic cooling of molecules
我们将冷的基态氩原子囚禁在一个由堆积腔产生的深光学偶极阱中。这些原子是分子共振冷却的一般来源，通过从激光冷却的亚稳氩原子云中淬灭它们而被装入陷阱。虽然基态原子不能直接探测，我们发现他们通过观察碰撞损失的共囚禁亚稳态氩原子使用一种新型的参数损失谱。使用这种技术，我们还确定了基态和亚稳态4s[3/2] $_2$之间的极化率比为40 $\pm6$，并发现亚稳态的极化率为（7.3 $\pm$ 1.1）$\times$ 10 $^{-39}$ Cm $^2/$ V。最后，在没有光辅助碰撞的情况下，亚稳原子的Penning和缔合损失被确定为$(3.3\pm 0.8) \times 10^{-10}$ cm $^3$ s $^{-1}$。
2014-06-10 physics.atom-ph
Cooling of Sr to high phase-space density by laser and sympathetic cooling in isotopic mixtures
基于超冷锶样品的二体和三体碰撞实验研究，提出了一种新的同位素混合物光学共振冷却方法。在没有蒸发冷却的情况下，获得了具有高空间密度的$6\times10^{-2}$的相空间密度，这应该允许克服迄今为止遇到的困难以达到Sr原子的量子简并性。
2006-01-12 physics.atom-ph
Heat transfer through dipolar coupling: Sympathetic cooling without contact
本文考虑了两层平行的偶极超冷费米气体在不同温度下的热交换，计算了它们之间的热交换。描述屏蔽和相关效应的偶极子在一个单一的层之间的有效相互作用的Euler-Lagrange费米超网络链近似建模。随机相位近似用于跨层的相互作用。我们研究了层之间的传输功率的量作为温度差的函数。由于长程偶极-偶极相互作用而产生能量转移。建立了一个简单的热模型，研究了超冷极性原子/分子非接触式共振冷却的可行性。我们的计算表明，偶极热传递是有效的典型极性分子的实验，并可用作冷却过程。
2016-01-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ultracold atomic Fermi-Bose mixtures in bichromatic optical dipole traps: a novel route to study fermion superfluidity
对低密度、超冷原子费米气体的研究是从第一性原理理解费米子超流性的一个有希望的途径。目前用来使费米气体进入简并状态的一种技术是通过由超冷玻色气体制成的储存器进行交感冷却。我们讨论了一个建议，捕获和冷却的两个物种的费米-玻色混合物的光学偶极陷阱的组合具有两个不同的波长的激光束。在这些双色陷阱中，通过适当选择相对激光功率，可以选择性地捕获两种物质，使费米子比玻色子受到更强的限制。因此，可以达到深费米简并，同时具有玻色气体的较软简并区域。这导致交感冷却效率的增加，并允许费米-玻色混合物的更高精度的测温。
2004-03-24 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Image-current mediated sympathetic laser cooling of a single proton in a Penning trap down to 170 mK axial temperature
本研究实现了彭宁阱中单个质子经激光冷却铍离子协同冷却至170 mK轴向温度，较前纪录提升15倍，为奇异粒子高精度测量奠定基础。
2023-10-16 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Sympathetic cooling of $^{40}\textbf{Ca}^+$ - $^{27}\textbf{Al}^+$ ion pair crystal in a linear Paul trap
$^{27}$ Al $^+$离子光钟具有室温下黑体辐射漂移小、对磁漂移不敏感等优点，是最有吸引力的光钟之一。然而，在目前没有167 nm激光的情况下，它不能直接激光冷却。这个问题可以通过感应冷却来解决。在这项工作中，一个线性的保罗陷阱被用来捕获$^{40}$钙$^{+}$和$^{27}$铝$^+$离子同时，和一个单一的多普勒冷却$^{40}$钙$^+$离子被用来同情地冷却一个单一的$^{27}$铝$^+$离子。从而成功地合成了一种“亮-暗”双离子晶体。通过测量载波和边带光谱强度的比值，估计晶体的温度约为7 mK。最后，通过对离子晶体的久期运动频率的精确测量，证明了暗离子是$^{27}$ Al $^+$离子，这意味着我们研制的$^{27}$ Al $^+$量子逻辑时钟又向前迈进了一大步.
2019-01-24 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of charged particles in Penning traps using electron cyclotron radiation
Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
利用自冷却电子回旋辐射实现Penning陷阱中带电粒子的协同冷却，为基础物理测试提供新途径。
2026-02-13 physics.atom-ph
Simulation of sympathetic cooling efficiency in a linear Paul trap driven by alternative waveforms
针对电磁阱中部分带电粒子无法直接冷却且共振冷却效率低的问题，通过数值模拟研究四极离子阱不同驱动波形的冷却效果，发现优化波形和阱参数可提升冷却速率，为相关技术应用提供支持。
2024-06-19 physics.app-ph physics.atm-clus physics.atom-ph
Sympathetic cooling of polyatomic molecules with S-state atoms in a magnetic trap
本文对多原子分子自由基与^1S_0原子在外加磁场作用下的低温碰撞进行了严格的理论研究。基于从头计算和标度相互作用势的精确量子散射计算表明，典型的有机分子CH2（X^3B1）（亚甲基）和其他9个三原子自由基在冷3He气体中的碰撞诱导自旋弛豫速率很慢，表明低温缓冲气体冷却和磁捕获这些分子在现有技术下是可行的.我们的计算进一步表明，在磁阱中用碱土金属原子进行共振冷却，有可能产生多原子分子的超冷气体。
2011-03-04 physics.atom-ph physics.chem-ph
Laser cooling of externally produced Mg ions in a Penning trap for sympathetic cooling of highly charged ions
我们用激光冷却了潘宁阱中的镁离子。外部产生的离子在飞行中被捕获，储存和激光冷却。垂直于冷却激光轴观察到激光诱导荧光。光学检测下降到单离子水平连同电子检测的离子振荡内的潘宁阱已被用来获取信息的离子存储时间，离子数和离子温度。已观察到离子晶体形成的证据。这些调查是一个重要的先决条件，同时存储的高电荷离子和精确的禁戒跃迁的激光光谱的共振冷却。
2013-04-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Sympathetic cooling of $^{113}$Cd$^+$ by laser-cooled $^{40}$Ca$^+$ in a linear Paul trap for Microwave Ion Clocks
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却$^{40}$ Ca $^+$对$^{113}$ Cd $^+$的共振冷却。实现了$^{113}$ Cd $^+$离子的长期低温约束。这些离子的温度测量在$90(10)$ mK，和相应的不确定性所产生的二阶多普勒频移估计为$2\times10^{-17}$的水平。高达$4.2\times10^5$ Cd $^+$离子被限制在阱中，并且测量的限制时间常数为84小时。在约束三小时后，仍然存在$10^5$ Cd $^+$离子，表明这种Ca $^+$ -Cd $^+$双离子体系是令人惊讶的稳定。交流斯塔克位移由钙$^+$激光和荧光诱导，其使用高精度\textit{ab initio}方法小心地估计到$5.4(0.5)\times10^{-17}$的精度。由于死区时间较短，还推导出了Dick-effect限制的Allan偏差。这些结果表明，微波钟的基础上，这种同情冷却计划持有承诺，在提供超高的频率精度和稳定性。
2020-02-12 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of a large ${}^{113}\mathrm{Cd}^{+}$ ion crystal with ${}^{40}\mathrm{Ca}^{+}$ in a linear Paul trap
本文在直线保罗阱中用激光冷却的钙离子协同冷却并结晶了大量镉离子，形成双组分离子晶体，测得镉离子温度低至41 mK，并研究了影响冷却效果的因素，为提升镉离子微波钟精度奠定基础。
2022-01-10 physics.atom-ph
Direct observation of atom-ion non-equilibrium sympathetic cooling
交感冷却是系统和较冷的浴之间的能量交换过程。我们在原子-离子实验中研究了这一基本过程，该实验中系统由单个离子组成，被捕获在射频Paul阱中，并在~200 K的相干态下制备，浴是μK温度下的超冷原子云。我们直接观察交感冷却动力学与单次能量测量在一个，几个，在两个不同的制度碰撞。在一种情况下，碰撞主要冷却系统，非常有效的动量传递导致仅在少数碰撞中冷却。在另一种情况下，由于在离子阱的振荡电场存在下原子-离子碰撞的非平衡动力学，碰撞可以冷却和加热系统。虽然我们的大部分观测结果与硬球（朗之万）碰撞的分子动力学模拟吻合得很好，但散射角分布的测量揭示了超出朗之万模型的前向散射（掠射）碰撞。这一工作为进一步利用受控原子-离子系统研究非平衡态和碰撞动力学奠定了基础。
2018-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum theory of electrically levitated nanoparticle-ion systems: Motional dynamics and sympathetic cooling
Institute for Theoretical Physics and Vienna Center for Quantum Science and Technology, Technical University of Vienna（维也纳大学理论物理研究所与维也纳量子科学与技术中心）；Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）
本文提出了一种描述纳米粒子和离子在双频线性保罗陷阱中耦合运动的量子理论，研究了通过离子与持续多普勒冷却离子的库仑耦合实现的纳米粒子同情冷却。
2026-05-21 physics.atom-ph quant-ph
A new method for producing ultracold molecular ions
提出了一种制备超冷分子离子的新方法。该方法利用适当选择的分子离子和激光冷却的中性原子之间的强烈碰撞产生的共振冷却来实现超冷的内部基态分子离子。与其他产生冷分子离子的实验相比，我们提出的方法有效地冷却了内部和外部分子离子的自由度。分子离子的超冷、绝对基态样本的可用性将对量子化学、天体物理学和基础物理学等领域产生广泛的影响;并可能导致强大的、可扩展的量子计算机的发展。
2008-11-15 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Bose-Einstein condensation of 87Rb in a levitated crossed dipole trap
我们报道了一种能够产生~1x10^6 87 Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的装置和方法，并最终设计用于133 Cs的交感冷却和超冷RbCs分子的产生。该方法结合了几个要素：i）从磁光阱中重新捕获磁四极阱，ii）在这种磁阱中有效的强制RF蒸发，iii）当将磁捕获的原子加载到远红失谐的光偶极阱中时获得的相空间密度的增益，以及iv）在偶极阱内有效蒸发到BEC。我们证明，该系统是能够同情冷却|F= 1，m_F =-1>且|1，0>子级别，|1，+1>原子。最后讨论了该方法对~（133）Cs与~（87）Rb共振冷却的适用性。
2011-04-04 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of trapped Th3+ alpha-recoil ions for laser spectroscopy
本研究在线性Paul阱中利用88Sr+离子对铀反冲离子源提取的Th3+离子进行协同冷却，形成双组元Coulomb晶体，并测量了230Th3+的跃迁绝对频率与同位素位移，验证了该系统适用于229Th3+核态超精细光谱学。
2023-12-08 nucl-ex physics.atom-ph
Sympathetic Cooling of Lithium by Laser-cooled Cesium
我们目前的第一个迹象之间的交感神经冷却两个中性的，光学捕获的原子物种。锂和铯原子被同时储存在由CO $_2$激光的焦点形成的光学偶极阱中，并允许相互作用给定的时间段。发现锂气体的温度在与冷铯热接触时降低。热化的时间尺度产生了对Li-Cs横截面的估计。
2001-09-27 physics.atom-ph physics.gen-ph
Millikelvin Reactive Collisions between Sympathetically-Cooled Molecular Ions and Laser-Cooled Atoms in an Ion-Atom Hybrid Trap
报道了在离子-原子混合阱中，共振冷却的分子离子与激光冷却的原子之间的冷反应碰撞。在平均碰撞能量/k > 20 mK的条件下研究了化学反应<Ecoll>，这比以前用分子离子进行的实验低了大约两个数量级。以N2+ +Rb为典型体系，发现反应的反应速率与碰撞能无关，但强烈地依赖于Rb的内部状态。在激发态（5 p）2 P3/2下观察到比朗之万速率快4倍的高效电荷交换。这种观察是合理的捕获过程中占主导地位的电荷-四极相互作用和近共振之间的入口和出口通道的反应。我们的研究结果提供了一个测试的经典模型的分子离子反应在最低的能量达到迄今为止。
2012-08-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Sympathetic cooling schemes for separately trapped ions coupled via image currents
将粒子冷却到mK温度对于捕获带电粒子的各种实验至关重要。然而，许多感兴趣的种类缺乏用于直接激光冷却的合适的电子跃迁。在双潘宁阱系统中，研究了激光冷却$^9$ Be $^+$对单个质子的远程共振冷却.我们研究了三种不同的冷却方案，并发现，基于分析计算和数值模拟，其中两个是能够实现质子温度约10 mK的冷却时间为10秒的顺序。相比之下，已建立的方法，如反馈增强电阻冷却与图像电流检测器被限制到约1 K在100秒。由于所研究的技术适用于任何被捕获的带电粒子，并允许目标离子和冷却物质之间的空间分离，它们使各种精密测量的基础上被捕获的带电粒子进行改进的采样率和减少系统的不确定性。
2021-12-09 nucl-ex physics.atom-ph
Collisional properties of cold spin-polarized nitrogen gas: theory, experiment, and prospects as a sympathetic coolant for trapped atoms and molecules
本文报道了氮原子冷自旋极化气体中碰撞诱导偶极弛豫的实验和理论研究。我们使用缓冲气体冷却来制造密度为5+/-2 x 10^{12} cm-3的14 N和15 N原子的捕获样品，并在毫开尔文温度下测量它们的磁弛豫速率。基于N2的7 Sigma_u电子态的精确从头计算相互作用势的严格量子散射计算表明，在宽的温度范围（1 mK至1 K）和磁场（10 mT至2 T）内，N + N碰撞中的偶极弛豫以~10^{-13} cm 3/s的缓慢速率发生。计算的偶极弛豫速率是不敏感的相互作用势的小的变化和自旋交换相互作用的大小，使测量的N原子密度的准确校准。我们发现计算和实验确定的速率之间的一致性。我们的研究结果表明，N原子是有前途的候选人，为未来的实验上的交感冷却的分子。
2011-03-04 physics.atom-ph
