Atomic Clock States of Thulium have Near-Zero Electric Quadrupole Moment
提出了一种基于Dirac旋量的相对论广义激发秩组态相互作用波函数计算原子电四极矩的方法。应用于对原子波函数采用高达全四重激发的钍原子的时钟过渡态产生最终值$Q_{zz}({^2F}_{7/2}) = 0.07 \pm 0.07$ a.u.，建立了钍电子基态具有特别小的EQM。这一结果的详细分析，提出了其他原子的EQMs与未成对的$f$电子的影响。
2023-02-03 physics.atom-ph
Observation of effects due to an atom's electric quadrupole polarizability
从粒子物理学到天体物理学，从化学到生物物理学，物质对场的反应是物理科学的基础。我们观察到一个原子的响应电四极场的第二次和更高的订单，这源于原子的电四极极化率和超极化率。我们探测了一个被激发到里德伯态并被限制在保罗阱的电场中的单个原子离子。四极俘获场引起原子能级移动，产生光谱边带。理论计算很好地描述了所观察到的效应。
2020-05-05 physics.atom-ph quant-ph
Measurement of the electric quadrupole amplitude in atomic thallium $6P_{1/2}\rightarrow6P_{3/2}$ transition using electromagnetically induced transparency
本文报道了铊原子$6P_{1/2}\rightarrow6P_{3/2}$跃迁的电四极子（$E2$）与磁偶极子（$M1$）跃迁振幅比$χ$的测量结果。我们利用电磁感应透明（EIT）机制和边带桥接技术来解决同位素跃迁及其超精细流形。我们的测量给出了$^{205}$ T1的$χ_{205}~=~0.2550(20)(7)$和首次测量的$^{203}$ T1的$χ_{203}=0.2532(73)(7)$。我们的结果为原子结构的理论计算提供了参考，也为长期争论的铊原子PNC测量提供了新的输入。
2023-01-10 physics.atom-ph
Coupling of atomic quadrupole transitions with resonant surface plasmons
研究了纳米结构金属超材料中原子电四极跃迁与等离子体激元激发的耦合。铯原子气体在685 nm处的四极跃迁被光泵浦，而感生的基态布居耗尽则用在852 nm处的强电偶极跃迁上调谐的光探测。我们利用选择性反射来分辨铯原子的无多普勒超精细结构。我们观察到的反射光谱在超材料的存在下，强烈的修改，并讨论了四极耦合的表面等离子体极化激元的空间变化的作用。
2019-06-03 physics.atom-ph
Atomic hyperfine resonances in a magnetic quadrupole field
研究了在三维磁四极场作用下，与原子核超精细相互作用的单价电子原子的量子共振。特别强调的是把超精细和四极力量的相互作用的研究。分析了基本的哈密顿量的各种对称性，揭示了引起共振能量的两倍简并。我们的数值方法采用复尺度方法和Sturmian基组。几个制度和类的短寿命和长寿命的共振被确定。共振的能量和衰减宽度的特征在于它们的电子和核自旋性质。
2008-02-25 physics.atom-ph
Hyperfine-induced electric dipole contributions to the electric octupole and magnetic quadrupole atomic clock transitions
超精细诱导的电偶极贡献可以显著增加原本非常弱的电八极和磁四极原子钟跃迁（例如，$s$和$f$电子轨道之间的跃迁）的概率。这些跃迁可用于异常精确的原子钟、量子信息处理和寻找暗物质。它们对标准模型之外的新物理非常敏感，例如精细结构常数的时间变化，洛伦兹不变性和爱因斯坦等效原理违反。我们制定的条件下，超精细诱导的电偶极子的贡献占主导地位。由于超精细猝灭，$^{173}$ Yb $^+$的电八极钟跃迁比目前使用的$^{171}$ Yb $^+$强两个数量级.在$^{143}$ Nd $^{13+}$、$^{149}$ Pm $^{14+}$、$^{147}$ Sm $^{14+}$和$^{147}$ Sm $^{15+}$离子中发现了一些增强。
2016-02-26 physics.atom-ph
Atomic Combination Clocks
原子钟使用原子跃迁作为频率参考。原子跃迁对外部场的敏感性限制了时钟的稳定性，并引入了系统的频率偏移。在这里，我们建议实现一个原子钟，利用纠缠叠加态的多个原子物种，其中的参考频率是一个单独的过渡频率的总和。选择叠加，使得各个物种中相应跃迁的敏感性发生破坏性干扰，从而提高稳定性并减少系统漂移。我们提出并分析了两个这样的组合的例子。第一种方法利用$^{40}$ Ca $^+$- $^{174}$ Yb $^+$双离子晶体中的光学四极跃迁。第二个是一个$^{88}$ Sr $^+$离子和三个$^{202}$ Hg $^+$离子的光学四极跃迁的叠加。这些组合降低了对外部磁场和黑体辐射的敏感性。
2017-09-05 physics.atom-ph quant-ph
Statistics of electric-quadrupole lines in atomic spectra
在热等离子体中，几十eV的温度足以产生高度剥离的离子，其中多极跃迁变得重要。在低密度下，从紧密结合的内壳层的跃迁导致电四极（E2）线，其强度与电偶极线相当。在这项工作中，我们提出了一个过渡阵列中的E2线的数量估计的解析公式。这些表达式依赖于电子态和J能级的统计描述。给出了E2线的广义“J-文件”求和规则，以及E2组态间跃迁阵列n1 ^N+1 \rightarrow n1 ^Nn“1”的线能量的强度加权位移和方差。
2012-05-30 physics.atom-ph
Coherent Control of Atomic Beam Diffraction by Standing Light
量子干涉提供了一种调节热原子束与两个驻波电场相互作用的衍射图样的方法。参数已被确定，以提高衍射概率的一个动量分量超过其他的，具体应用到Rb原子。
2003-06-24 physics.atom-ph physics.optics
Oscillating quadrupole effects in high precision metrology
从理论上研究了振荡四极场对原子能级的影响，给出了四极矩阵元的一般表达式。结果是相关的任何基于离子的时钟，其中一个时钟状态支持四极矩。估计$^{176}$ Lu $^+$的时钟偏移，并表明耦合到四极场不会限制时钟精度在$\lesssim10^{-19}$水平。然而，建议一种方法，将允许这种转变进行校准。这种方法利用共振四极耦合，使四极矩的原子被测量。使用$^{138}$ Ba $^+$给出了原理证明，其中$D_{5/2}$态的四极矩估计为$Θ=3.229(89) e a_0^2$。
2018-11-26 physics.atom-ph quant-ph
Cross-dimensional relaxation of $^7$Li-$^{87}$Rb atomic gas mixtures in a spherical-quadrupole magnetic trap
通过对球形四极磁阱中二元混合气体的交叉维弛豫，测量了$^7$ Li和$^{87}$ Rb原子间的种间相互作用强度.我们记录了锂气体中的初始动量-空间各向异性的弛豫，当与铷原子共捕获时，两种物质都处于$|F=1, m_F = -1\rangle$超精细态。我们的测量校准通过观察交叉维弛豫的$^{87}$ Rb唯一的捕获气体。通过蒙特卡罗模拟，我们比较了所观察到的弛豫预期给定的$^7$ Li- $^{87}$ Rb碰撞的理论预测的能量依赖的微分截面。实验观察到的弛豫发生显着快于理论预测，出现与其他实验数据表征的$^7$ Li- $^{87}$ Rb分子势的偏差不兼容。
2020-01-18 physics.atom-ph
Relativistic Fock space coupled cluster study of bismuth electronic structure to extract the Bi nuclear quadrupole moment
我们报告的值的电四极矩的$^{209}$ Bi提取的原子数据。为此，我们进行了电子结构计算的基础$^4S^o_{3/2}$和激发$^2P^o_{3/2}$状态的原子Bi使用的Dirac-Coulomb-Breit哈密顿量和Fock空间耦合集团方法与单，双，三重振幅的三粒子Fock空间扇区。由所得的电场梯度值和可用的原子超精细分裂导出的$^{209}$ Bi、$Q(^{209}$ Bi $)=-418(6)$ ~mb的四极矩值与分子数据非常一致。由于Bi的不稳定同位素的超精细常数的可用性，当前的原子计算也允许校正它们的四极矩。
2021-06-08 nucl-th physics.atom-ph physics.chem-ph
A novel time-of-flight mass spectrometer using radial extraction from a linear quadrupole trap for atomic, molecular, and chemical physics
我们演示了一个简单的飞行时间（ToF）质谱仪与中等质量分辨率（$m/Δm\sim50$）面向原子，分子和化学物理实验的需求的实施。通过利用一种新的径向离子提取方案，从线性四极阱，具有大的陷阱容量和高的光学访问的设备实现，而不牺牲质量分辨率。在这里，我们描述了该设备的构造和实现，以及目前代表性的ToF光谱。最后，我们证明了该设备的灵活性与验证的原理实验，包括观察分子离子的光解离和测量捕获离子的化学反应速率。
2012-02-04 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Lineshape-asymmetry elimination in weak atomic transitions driven by an intense standing wave field
在强驻波场驱动下，由于交流斯塔克效应，原子束中弱光跃迁的线形会发生明显的畸变。我们用Yb原子束研究了法布里-珀罗谐振腔中光循环激发的6s 21 S 0-> 5d 6s 3D 1跃迁的线形。我们展示了两种方法来避免过渡轮廓的失真。其中，一个依赖于谐振器在多个纵向模式下的操作，另一个依赖于谐振器在多个横向模式下的操作。
2018-05-02 physics.atom-ph
Atomic determination of the nuclear quadrupole moment $\mathrm{Q}(^{209}{\rm Bi})$ using the multi-configuration Dirac-Hartree-Fock method
利用 Grasp2018 中的多组态 Dirac-Hartree-Fock 方法计算铋原子电场梯度，结合实验超精细常数提取 $^{209}$Bi 核四极矩为 -422(22) mb，并参与构建世界平均值 -420(17) mb。
2025-03-25 nucl-ex nucl-th physics.atom-ph
Precision measurement of the 5 2S1/2 - 4 2D5/2 quadrupole transition isotope shift between 88Sr+ and 86Sr+
我们测量了86 Sr+相对于丰度最高的同位素88 Sr+的窄四极子允许的5/2S_（1/2）-42 D_（5/2）跃迁的同位素位移。这是使用单个捕获离子的高分辨率激光光谱学来实现的，并且测量的位移是Δ nu_meas^（88，86）= 570.281（4）MHz。我们还测试了最近发展起来的一种成功的从头计算类碱原子体系同位素位移的方法，并给出了我们的初步结果：Δ nu_calc^（88，86）= 457（28）MHz。据我们所知，这是第一次高精度测量和计算同位素位移。虽然测量结果和计算结果基本一致，但它们之间存在明显的差异，我们认为在我们的计算中低估了具体的质量变化。我们的测量提供了一个严格的测试，进一步完善的理论同位素位移计算方法的原子系统与一个单一的价电子。
2010-12-21 physics.atom-ph quant-ph
Filtered Talbot lens: Producing $λ/2n$-periodic atomic patterns with standing wave fields having period $λ$
我们提出了一个方案，以创建高对比度，周期性的原子密度分布周期$λ/2n$使用塔尔博特效应，其中$% λ$是光场的波长散射的原子和$n$是一个正整数。该{ \em滤波Talbot透镜}由两个驻波光场组成。原子束垂直于磁场传播。第一个场与原子跃迁频率有很大的失谐，它就像一个透镜阵列，聚焦原子。第二个场位于第一个场的原子光学焦点处，与原子跃迁频率共振，并充当振幅掩模，只留下通过其节点的那些原子不受干扰。在与第二场相互作用之后的等于泰伯长度的整数分之一的距离处，形成具有周期$λ/2n$的原子密度光栅。
1999-09-21 physics.atom-ph
The nuclear quadrupole moment of 57Fe from microscopic nuclear and atomic calculations
用大尺度核壳模型计算了~（57）Fe在14.41 keV的I=3/2激发态的核四极矩，并对Fe（CO）_5和Fe（C_5 H_5）_2进行了电子从头算和包括固态和电子关联效应的密度泛函理论计算。两种独立的方法产生非常相似的结果。推荐值为0.16（1）eb。还计算了~（54）Fe中10+同分异构体的NQM。新值（0.5 eb）与扰动角分布数据一致，比目前建议的值大两倍。
2001-01-15 cond-mat.mtrl-sci nucl-th physics.atom-ph
Relativistic many-body calculation of energies, oscillator strengths, transition rates, lifetimes, polarizabilities, and quadrupole moment of Fr-like Th IV ion
采用高精度的相对论全阶方法计算了Th IV离子24个低激发态ns、np、nd、nf和ng的原子性质，其中包括Dirac-Fock波函数的所有单激发、双激发和部分三激发。提供了大量电偶极矩阵元、振子强度、跃迁速率和寿命的推荐值。计算了Th IV的基态和6个激发态（5f_j，6d_j，7p_j和7s）的标量极化率以及5f_j，6d_j，7 p_{3/2}态的张量极化率.估计了推荐值的不确定性。这些计算提供了严格评估其准确性的推荐值，用于理论建模以及各种实验的规划和分析，包括超精密核钟的开发和锕系离子的RESIS研究
2013-03-31 physics.atom-ph quant-ph
Observation of the $^{87}$Rb $5S_{1/2}$ to $4D_{3/2}$ electric quadrupole transition at 516.6 nm mediated via an optical nanofibre
由光学纳米纤维引导的光可以具有从纤维表面延伸的非常陡峭的倏逝场梯度。这可以用来驱动附近量子发射体的电四极跃迁。在本文中，我们报告的观测$5S_{1/2}$ $\rightarrow$ $4D_{3/2}$电四极跃迁在516.6 nm（真空中）的激光冷却$^{87}$ Rb原子仅使用几个$μ$ W的激光功率通过嵌入在原子云中的光学纳米纤维传播。这项工作扩展了光学纳米纤维在原子物理学中的应用范围，包括更基本的测试。
2020-02-05 physics.atom-ph quant-ph
Reevaluation of the nuclear electric quadrupole moment for 87Sr by hyperfine structures and relativistic atomic theory
87 Sr核的核电四极矩值与推荐值[N. J. Stone，At. Data Nucl. Data Table 111-112，1（2016）; P. Pyykko，Mol. 116，1328（2018）]和早期的结果[例如A. M. Matenson-Pendrill，J. Phys. B：At.摩尔35，917（2002）; K. Z. Yu等人，A 70，012506（2004）]。利用电子在原子核产生的电场梯度，结合中性Sr原子5s 5 p 3 P 1，2态的超精细结构的实验值，我们报道了一个新的值Q（~（87）Sr）= 328（4）mb.在多组态Dirac-Hartree-Fock理论框架下，系统地考虑了电子关联，使电场梯度的不确定性控制在1%左右.本文结果与推荐值不同，但与Matenson-Pendrill和Yu等人的结果非常一致。我们推荐目前的Q值作为87 Sr的参考值。
2019-06-20 physics.atom-ph
Enhancement of the quadrupole interaction of an atom with guided light of an ultrathin optical fiber
研究了碱金属原子与真空包层单模光纤中基模和高阶模光场的电四极相互作用。我们计算了四极拉比频率，四极振子强度，以及它们的增强因子。以铷-87原子为例，研究了四极拉比频率与跃迁的量子数、模式类型、相位循环方向、传输方向、量子化轴的取向、原子位置和光纤半径的关系。我们发现，均方根（rms）的四极拉比频率迅速降低，但四极振子强度随径向距离的增加而变化缓慢。我们发现，均方根拉比频率和振子强度的增强因子不依赖于任何内部原子态的特性，除了原子的跃迁频率。即使原子远离光纤，振子强度的增强因子也是显著的。我们发现，在原子位于光纤表面的情况下，准圆偏振基模HE $_{11}$的振子强度在光纤半径$a\simeq 107$ nm处有一个局部最小值，并且在$a<498.2$ nm区域大于准圆偏振高阶混合模、TE模和TM模的振子强度。
2017-09-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Case studies of atomic properties using coupled-cluster and unitary coupled-cluster methods
用相对论耦合集团（CC）和么正耦合集团（UCC）方法计算了铝（$^{27}Al$）原子的磁偶极和电四极超精细常数。电子关联的影响进行了研究，使用不同水平的CC近似和截断计划。计算了电离势、激发能、跃迁几率、振子强度和核四极矩，以评价方案的准确性。用CC和UCC计算得到的核四极矩分别为142.5mbarn和141.5mbarn。我们计算的IP和EE与它们的测量值之间的偏差小于0.3%。这里报道的其他单电子性质也与测量结果非常一致。
2005-07-12 physics.atom-ph
Weak quadrupole moments
变形原子核中的集体效应为研究中子的非球形分布和局部洛伦兹不变性的破坏提供了可能的途径。我们引入了核的弱四极矩，它与核中弱电荷的四极分布有关。弱四极矩在原子核和电子之间产生张量弱相互作用，可以在测量宇称不守恒的原子和分子实验中观察到。中子分布的四极矩对弱四极矩的贡献最大，因此，相应的实验应该允许测量中子四极矩。本文用变形振子模型和Schmidt模型计算了$^{9}$ Be，$^{21}$ Ne，$^{27}$ Al，$^{131}$ Pr，$^{133}$ Cs，$^{151}$ Eu，$^{153}$ Eu，$^{163}$ Dy，$^{167}$ Er，$^{173}$ Yb，$^{177}$ Hf，$^{179}$ Hf，$^{181}$ Ta，$^{201}$ Hg和$^{229}$ Th。
2018-09-17 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Coherent suppression of tensor frequency shifts through magnetic field rotation
我们引入了一个相干抑制原子钟中二阶张量频移的方案，该方案依赖于在原子的自由态演化过程中外加磁场的连续旋转。该方法在一个单一的询问周期内检索的未受干扰的频率，并很容易适用于各种原子钟系统。对于由于电四极相互作用的频率偏移，我们实验证明抑制超过两个数量级的${}^2S_{1/2} \to {}^2D_{3/2}$过渡的一个单一的捕获${}^{171}\text{Yb}^+$离子。该方案在${}^{171}\text{Yb}^+$ ${}^2S_{1/2} \to {}^2F_{7/2}$电八极（E3）跃迁的情况下提供了特别的优点。对于改进估计的剩余四极移为这个过渡，我们测量激发态电四极矩$Θ({}^2D_{3/2}) = 1.95(1)~ea_0^2$和$Θ({}^2F_{7/2}) = -0.0297(5)~ea_0^2$与$e$的元电荷和$a_0$玻尔半径，提高了一个数量级的测量不确定性。
2020-05-29 physics.atom-ph quant-ph
Quadrupole Oscillations in Bose-Fermi Mixtures of Ultracold Atomic Gases made of Yb atoms in the Time-Dependent Gross-Pitaevskii and Vlasov equations
本文研究了京都小组在超冷Yb同位素玻色-费米混合气体中实现的四极集体振荡。选取了Yb 170-Yb 171、Yb 170-Yb 173和Yb 174-Yb 173三种玻色子-费米子相互作用分别为弱排斥、强吸引和强排斥的组合。集体振荡在这些混合物中计算的动态时间演化方法制定与时间相关的Gross-Pitaevskii和Vlasov方程。玻色子振荡被示出有一个集体模式，和费米子被示出有玻色子强迫和两个本征模式，这对应于内部和外部费米子振荡的玻色子分布区域。在弱玻色子-费米子相互作用的情况下，动力学计算表明，在振荡的早期阶段，小振幅近似和随机相位近似得到的结果是一致的，但在振荡的后期，这两种方法得到的结果是不同的。在强玻色子-费米子相互作用的情况下，在振荡的早期阶段也出现了差异。我们还分析了这些差异在两种方法，并表明，它们起源于通过振荡的费米子分布的变化。
2009-01-06 cond-mat.other physics.atom-ph
Characterizing ultra-narrow momentum of atoms by standing-wave light-pulse sequences
提出了一种利用驻波光脉冲序列分束器来表征原子气体超窄动量分布的方法。详细分析了光束分裂的机理，给出了有限宽度动量分布对各衍射级粒子数分布的影响。通过测量双驻波光脉冲作用后原子在不同衍射级的布居比，可以标定超冷原子气体的温度。我们得到了两种典型情况下的解析表达式，并利用Wigner函数演示了整个过程中的相空间演化。该方法对经典原子气体和玻色-爱因斯坦凝聚体都适用，适用于空间超冷原子物理学平台上的温度测量，其中原子气体的超窄动量分布在100 pK量级甚至更低。
2022-06-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Quadrupole absorption rate and orbital angular momentum transfer for atoms in optical vortices
最近的实验表明，在四极跃迁中，光涡旋与原子的相互作用伴随着原子的电子态与光旋涡场之间的轨道角动量交换。早期的理论和实验工作已经排除了在电偶极原子跃迁中涡旋OAM向电子自由度的转移，并且已经证实，涉及OAM向电子运动转移的最低多极级确实是电四极。目前，四极跃迁涉及光学涡旋尚未量化，因此，我们已经着手评估的吸收率伴随着OAM转移参考$6^2S_{1/2}\rightarrow 5^2D_{5/2}$铯原子时，受到线偏振的光学涡旋的字段。我们的研究结果假设典型的实验参数表明，中等光强度的吸收率小于四极自发发射率，但仍然应该在现代光谱技术的测量能力。
2020-07-08 physics.atom-ph quant-ph
The electric quadrupole channel of the 7.8 eV $~^{229}\mathrm{Th}$ transition
$~^{229}\mathrm{Th}$在7.8 eV处的独特异构跃迁具有磁偶极子（$M1$）和电四极（$E2$）多极混合。到目前为止，$E2$组件已被广泛忽视。在这里，我们研究的核物理性质和影响的$E2$衰变通道的核耦合到原子壳层的基础上，相应的约化核跃迁概率的最新理论预测。我们的研究结果表明，$E2$通道的贡献是占主导地位的或至少相同的数量级的内部转换或电子桥跃迁涉及原子轨道$7p$，$6d$和$5f$。值得注意的例外是$7s$电子的内部转换以及电子状态$7s$和$7p$之间的电子桥，其中$M1$组分占主导地位，占两到三个数量级。因此，当考虑通过核耦合到原子壳层的同分异构激发或衰变时，建议谨慎，因为所涉及的轨道决定了哪个多极跃迁分量占主导地位。
2018-02-23 nucl-th physics.atom-ph
Nanometer-scale spatial modulation of an inter-atomic interaction in a Bose-Einstein condensate
我们演示了镱（Yb）的玻色-爱因斯坦凝聚体中原子间相互作用的纳米尺度空间控制。在光学费什巴赫共振附近调谐的脉冲光学驻波跨越驻波图案连续地改变s波散射长度。通过飞行时间图像中的衍射图案监测具有每278 nm的空间周期的调制平均场能量。我们观察到高达160 nm的宽散射长度控制。所展示的散射长度的空间调制证明了原子相互作用的高分辨率控制是可能的。
2010-05-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Investigation on the Cs 6S1=2 to 7D electric quadrupole transition via monochromatic two-photon process at 767 nm
利用767 nm单激光器，通过虚能级实验研究了铯原子从6S 1/2基态到7 D 3/2，5/2激发态的电四极跃迁。通过改变激光功率、蒸汽温度和激光束的偏振组合来表征激发态能级布居。获得了用于高分辨率跃迁间隔识别的优化实验参数。利用超能级间隔精确地确定了7 D 3/2、5/2态的磁偶极耦合常数A和电四极耦合常数B。结果表明：7 D ~（3/2）态的A = 7.39（0.06）MHz，B = -0.19（0.18）MHz; 7 D ~（5/2）态的A = -1.79（0.05）MHz，B =1.05（0.29）MHz，与文献报道的结果一致.这一工作有利于确定原子的原子结构信息和宇称不守恒性，为精密测量和原子物理学研究奠定了基础。
2020-08-22 physics.atom-ph
Negative Energy Resonances of Bosons in a Magnetic Quadrupole Trap
研究了自旋为1的玻色子在三维磁四极场中的共振。作为对众所周知的正能量共振的补充，它表明存在短暂的，即广泛的负能量共振。后者的特征在于与局部磁场方向反平行排列的原子自旋。与正能量共振相反，负能量共振的寿命随着总磁量子数的增加而减小。我们推导出光谱的两个分支的映射。
2006-10-24 physics.atom-ph
High-brightness ultra-cold metastable neon-beam
本文详细介绍了我们用于原子干涉测量的超冷亮亚稳氖原子束的特性。该装置的基础是从磁光阱（MOT）释放的原子束，该磁光阱与高强度的捕获激光、高磁四极场和大的激光解调一起操作。由于三维磁场和激光束的复杂结构，在适当的工作条件下，在四极磁场中心附近会形成一个明亮的小原子斑点。我们得到了最小陷阱直径为50微米，原子密度接近10^{13}cm^{-3}，原子温度略低于多普勒极限温度200微K。通过释放被囚禁的原子，我们获得了一束明亮的冷原子束，它离碰撞极限原子密度不远。
2015-05-07 physics.atom-ph
An $\mathbfε$-pseudoclassical model for quantum resonances in a cold dilute atomic gas periodically driven by finite-duration standing-wave laser pulses
原子干涉仪是精确测量从局部重力场强度到原子精细结构常数等基本物理现象的有用工具。在这样的实验中，需要实现高动量传输的“分束器”，这可以通过在有限温度激光驱动的原子气体中诱导量子共振来实现。我们使用蒙特卡罗模拟研究这些量子共振的制度，气体接收激光脉冲的有限持续时间，并证明了一个$ε$经典模型的气体原子的动力学是能够再现量子共振行为的零温度和有限温度的非相互作用的气体。我们表明，该模型符合完全量子治疗的系统在一个时间尺度设置的实验参数的选择。我们还表明，该模型是能够正确地处理时间反转机制，实现这种物理配置的干涉仪。
2016-04-27 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.atom-ph
Velocity selective trapping of atoms in a frequency-modulated standing laser wave
在稳态近共振驻波场中，中等冷原子的波函数由于波包分裂而快速离域。然而，我们表明，频率调制的字段可能会抑制包分裂的一些原子具有特定的速度在一个狭窄的范围内。这些原子在很长一段时间内保持在一个小空间中。我们提出，在冷原子气体的实际实验中，这种效应可能会降低原子的速度分布（场以这样的特定速度捕获原子，而所有其他原子都离开场）
2013-11-15 physics.atom-ph quant-ph
Magic Wavelength for Atomic Motion Insensitive Optical Lattice Clocks
在光驻波中，多极原子-场相互作用的空间分布的差异可以改变魔波长的定义，以最小化光晶格时钟的不确定性。我们表明，魔波长可以确定，以消除空间失配的电偶极子，磁偶极子，和电四极相互作用的特定组合的驻波。讨论了蓝幻波长晶格的实验前景。
2009-08-20 physics.atom-ph
Adiabatic asymmetric scattering of atoms in the field of a standing wave
讨论了一个有效二态系统与激光辐射驻波相互作用过程中，在大失谐绝热过程中，原子初始波包在动量空间中分裂所引起的非对称相干散射过程的模型。我们表明，相同形式的初始波包分裂可能会导致不同的，在一般情况下，衍射图案相反，绝热和共振，制度的驻波散射。我们表明，在绝热的情况下，高斯波包的散射呈现折射（非对称散射的限制形式），而在共振散射中发生的双折射（高阶窄散射的限制情况）。
2015-04-25 physics.atom-ph quant-ph
Electric quadrupole shifts of the precession frequencies of $^{131}$Xe atoms in rectangular cells
我们研究了一种基于玻璃池中$^{129}$和$^{131}$的自旋进动的原子余磁计设计。$^{131}$旋进光谱中的四极分裂完全解决，允许精确测定磁偶极子旋进频率。四极相互作用的横向不对称性，由于细胞的几何形状和表面性质，其特征在于由非零的不对称参数$η$，修改的依赖性的四极分裂的细胞轴和偏置磁场之间的相对取向，并导致额外的校正在进动频率的$^{131}$的双原子。我们从理论上和实验上研究这些影响，并开发方法来量化和控制这种变化。
2020-09-25 physics.atom-ph
Tune-out and magic wavelengths, and electric quadrupole transition properties of the singly charged alkaline-earth metal ions
在延续我们早期报道的数据电偶极子（E1）矩阵元素和亚稳态的碱土金属离子的寿命[原子数据和Nuc.数据表{\bf 137}（2021）101381]中，我们在此通过测定动态E1极化率给出了Mg $^+$、Ca $^+$、Sr $^+$和Ba $^+$碱土金属离子的调谐波长和魔波长。此外，我们已经评估了大量的禁戒跃迁使用全阶相对论多体方法的电四极（E2）矩阵元素，并比较它们与以前报道的几个选择性跃迁的值。E1和E2过渡矩阵元素的汇编现在将提供关于所考虑的单电荷碱土金属离子的过渡性质的更完整的知识。类似地，由于主导E1极化率而列出的调谐和魔波长的精确值可以有助于使用具有减少的系统学的上述离子进行实验。这些数据对于开展原子物理学的高精度实验和实验室模拟，以及解释天体物理观测中的跃迁线等方面的应用都是非常有用的。
2022-01-18 physics.atom-ph
External-field shifts of the 199Hg+ optical frequency standard
基于原子参数测量和从头算方法，计算了282 nm处^199 Hg ^+ 5d^10 6s^2S1/2（F=0，MF =0）到5d^9 6s^2 ^2D5/2（F=2，MF =0）电四极跃迁的频率移动.这种跃迁作为光频标正在研究中。计算的扰动是二次塞曼位移，标量和张量的二次斯塔克位移，和外部电场梯度和原子四极矩之间的相互作用。四极移可能是频率标准中最难评估的，并且对于保罗阱中的单个离子可能具有约1Hz的幅度。
2001-03-12 physics.atom-ph
Developing a field independent frequency reference by averaging over transitions to multiple hyperfine levels
我们表明，通过平均过渡到多个超精细水平，四极位移和主导塞曼效应完全取消时，核自旋，我，至少是一样大的总电子角动量，J.的平均频率，从而定义了一个频率参考，这是固有的独立外部磁场和电场梯度。我们使用Lu+来说明该方法，虽然该方法可以很容易地适应其他原子物种。这种方法实际上消除了许多时钟候选者的四极和塞曼移位考虑。
2014-11-03 physics.atom-ph quant-ph
Anisotropic sub-Doppler laser cooling in dysprosium magneto-optical traps
Er和Dy的磁光阱（MOT）由于其激发态和基态Lande g因子的近简并性而表现出布居范围的亚多普勒冷却。我们在这里讨论一个额外的，不寻常的内MOT亚多普勒冷却机制，出现时，总Dy MOT冷却激光强度和磁四极梯度增加超过临界值。具体而言，各向异性子多普勒冷却的核心出现，和他们的方向相对于四极轴翻转在一个临界比率的MOT激光强度沿四极轴与对称平面。这种现象可以追溯到零速度的冷却力沿原子极化方向的四极场的速度选择性共振的损失。我们目前的数据表征这种各向异性的激光冷却现象，并讨论了其起源的基础上非常大的Dy磁矩和Dy的近简并g因子的定性模型。
2010-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Atomic Fractals in Cavity QED
我们报道了驻波微腔中二能级原子非线性运动中原子分形的明显证据。分形结构，典型的混沌散射，在原子处于远失谐振幅（相位）调制驻波和（2）的腔QED（1）的一般半经典模型中，具有耦合的原子外部和内部自由度。在第二个模型中，所有自由度之间的微小相互作用是捕获原子的原因，即使是在非常短的微腔中。它至少可以同时导致两种原子分形，一种是可数分形（一组初始动量产生类似于分隔线的原子轨迹），另一种是看似不可数的分形，其中一组动量产生原子在腔内的无限行走。
2002-10-11 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
A promising method for the measurement of the local acceleration of gravity using Bloch oscillations of ultracold atoms in a vertical standing wave
利用受激喇曼跃迁的π-π脉冲序列测量下落原子的速度，可以推导出引力重力加速度g的一个明显的确定方法。利用垂直驻波保持原子克服重力，由于原子质心波包周期运动的空间振幅很小，我们期望通过增加原子在重力场中的保持时间来提高相对精度，并使不均匀场引起的系统误差最小。我们还建议使用这样的实验装置附近的瓦特平衡。通过利用布洛赫频率的g/h（h是普朗克常量）依赖性，这应该提供一种将宏观质量与原子质量联系起来的方法。
2005-07-15 physics.atom-ph
Optical atomic clocks with suppressed black body radiation shift
我们研究了适用于自然抑制黑体辐射漂移的超精密原子光学钟的中性原子和离子。计算表明，对于所考虑的系统，时钟态的标量极化率至少在一个数量级上相互抵消。给出了频率、态的四极矩、时钟跃迁幅度和上时钟态的自然宽度的计算结果。
2014-09-02 physics.atom-ph
Observation of an electric quadrupole transition in a negative ion: Experiment and Theory
首次在实验上直接观察到原子负离子束缚态之间的电四极（$\textit{E}$ 2）跃迁。通过激发Bi $^-$ $^3\textit{P}_0$精细结构态，通过从Bi $^-$ $^3\textit{P}_2$的共振（1+1）光剥离，在铋的负离子中观察到跃迁。采用混合理论方法计算了$\textit{E}$ 2的跃迁性质，考虑了强的多能级电子相互作用和相对论效应.实验和理论结果非常一致，为这个复杂系统和负离子禁戒跃迁提供了有价值的新见解。
2020-11-21 physics.atom-ph
Hamiltonian chaos with a cold atom in an optical lattice
研究了运动二能级原子与单模驻波激光场无耗相互作用的基本模型。对平动原子运动的经典处理提供了半经典的Hamilton-Schrodinger方程，该方程是一个具有两个运动积分的5D非线性动力学系统。原子动力学可以是规则的或混沌的依赖于控制参数的值，原子-场失谐量和反冲频率。本文用原子电偶极矩$u$的随机行走来描述混沌原子输运的半经典理论。基于此变量的跳跃行为的原子交叉节点的驻波，我们构建了一个随机映射，指定的质心运动。我们发现了原子在光晶格中的失谐量、反冲频率与原子能量之间的关系，在此关系下原子可能以混沌的方式运动。我们得到了确定性原子输运具有分形性质的分析条件，并解释了动力学分形的层次结构。在原子同时在两个光势中运动的修饰态图像中，研究了原子在驻波中运动的量子处理。如果失谐量和原子的特征频率具有相同的量级，则在驻波的交叉节点处存在原子的非绝热跃迁的概率。在完全相同的条件下，我们观察到当原子穿过节点时，原子的偶极矩$u$发生突变。这些跳跃伴随着原子波包在节点处的分裂。这种波包在驻波波节处的扩散是经典原子混沌输运的表现。在大的失谐量下，量子演化是绝热的，符合经典原子运动的规律。
2012-05-28 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.atom-ph
High-precision atomic clocks with highly charged ions: nuclear spin-zero $f^{12}$-shell ions
使用高电荷离子的光学原子钟在第19位有效数字的计量学上有着诱人的前景。在这里，我们研究高电荷离子的$4f^{12}$基态电子构型内的跃迁。我们考虑缺乏超精细结构的同位素，并表明通过使用特别选择的虚拟时钟跃迁，可以有效地减少电子四极矩耦合到捕获电场梯度的不利影响。估计的系统分数时钟精度被证明是低于$10^{-19}$。
2012-09-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atomic and molecular transitions induced by axions via oscillating nuclear moments
标准模型的粒子与轴子暗物质场的相互作用可以产生振荡的核电偶极矩（EDM）、振荡的核希夫矩和振荡的核磁四极矩（MQMs），其频率对应于轴子的康普顿频率。在原子或分子内，振荡的EDM、Schiff矩或MQM可以驱动原子或分子状态之间的跃迁。激发事件可以例如经由随后的荧光或光电离来检测。在这里，我们计算这种转变的速率。如果原子核具有八极形变或四极形变，则由Schiff矩和MQM引起的跃迁速率可达每年每个分子的$10^{-16}$跃迁。此外，MQM诱导的跃迁可以是M2型的，这对于消除背景噪声是有用的，因为对于光子抑制了M2型跃迁。
2020-01-01 hep-ph physics.atom-ph
Precision Measurement of the Quadrupole Transition Matrix Element in a Single Trapped $^{40}$Ca$^{+}$
我们报告的第一个实验测定的$4s \ ^{2}S_{1/2} $ $\leftrightarrow $ $3d \ ^{2}D_{5/2}$四极跃迁矩阵元素在$^{40}$钙$^+$通过测量的分支比的$3d \ ^{2}D_{5/2} $状态衰减到基态$4s \ ^{2}S_{1/2} $和寿命的$3d \ ^{2}D_{5/2} $状态，使用技术的高度同步的测量序列的激光控制和高效的量子态检测的量子跳跃。测量的分支比和改进寿命分别为0.9992（80）和1.1652（46）s，得到四极跃迁矩阵元（绝对值）为9.737（43）$ea_{0}^{2}$，不确定度为0.44%.所测得的四极跃迁矩阵元与最精确的多体原子结构计算结果符合得很好。该方法可普遍应用于结构相似的单离子和原子中跃迁矩阵元素的测量。
2016-09-14 physics.atom-ph
Probing nuclear quadrupole deformation from correlation of elliptic flow and transverse momentum in heavy ion collisions
在重离子碰撞中，椭圆流$v_2$和径向流（以事件平均横动量$[p_{\mathrm{T}}]$为特征）与重叠区的形状和大小有关，而这两种流对碰撞原子核的形状很敏感。发现$v_2$和$[p_{\mathrm{T}}]$之间的皮尔逊相关系数，$ρ_2$，对传统上在低能实验中测量的四极形变参数$β$特别敏感。建立在较早的洞察力，扁长变形$β>0$减少超中心碰撞（UCC）中的$ρ_2$，我们表明，扁长变形$β<0$增强的值$ρ_2$。由于$β>0$和$β<0$是三轴性的两个极端，因此$v_2^2-[p_{\mathrm{T}}]$相关性的强度和符号可用于提供关于细胞核三轴性的有价值的信息。我们的研究提供了进一步的论据，使用流体动力学流作为一个精确的工具，直接成像的原子核在极短的时间尺度（$<10^{-24}$ s）的变形。
2022-01-02 hep-ph nucl-ex nucl-th
Frequency Light Shifts Caused by the Effects of Quantization of Atomic Motion in an Optical Lattice
研究了光晶格中禁戒光跃迁$J$ =0 $\to$ $J$ =0时，原子平移运动的局域化效应和量子化效应引起的频移.在Lamb-Dicke机制中，该位移与晶格场强度的平方根成比例。考虑到磁偶极和四极跃迁，在魔波波长处，位移不会消失，在魔波波长处，强度位移不存在线性。初步估算表明，这种位移对精度为10 $^{-16}-10^{-18}$量级的晶格原子钟具有重要意义。除此之外，我们发现魔频的数值取决于晶格场的具体配置，并且当从一种场配置转换到另一种场配置时，它可以在1-100 MHz的范围内变化（取决于元素）。因此，理论和实验研究的贡献起源于磁偶极子和四极跃迁的主要自我依赖的兴趣。
2008-03-07 physics.atom-ph physics.optics
Group-theoretical approach to study atomic motion in a laser field
利用群论方法研究了无损耗二能级原子在驻波激光场中的行为。由于反冲效应，内部和外部原子的自由度成为耦合。内部动力学用SU（2）群参数进行了量子力学描述。演化算子是在一个明确的方式解决了一个单一的常微分方程组参数之一。驻波中的平移运动由耦合到SU（2）群方程的经典Hamilton方程控制。结果表明，在一定的控制参数和初始条件范围内，整个方程组可能是混沌的。这在物理上意味着存在着具有混沌质心运动和不规则内部动力学的运动状态。研究表明，混沌区是由表征原子与激光场平均相互作用能的群参数的振荡特性所决定的。结果表明，在冷原子穿越驻波激光场的实际实验中，可以观察到混沌行走效应。
2012-01-01 math-ph math.MP nlin.CD
Fractional resonances in the atom-optical delta-kicked accelerator
本文研究了在重力作用下通过周期脉冲驻波激光场的稀原子气体的共振动力学。我们的数值计算是基于非相干混合的非相互作用的平面波的Monte Carlo方法，并显示量子共振是高度敏感的原子气体和脉冲光学驻波之间的相对加速度。对于特定的原子加速度值，我们观察到分数共振。我们研究了初始原子动量宽度对分数共振态的影响，并量化了分数共振态对热效应的敏感性。
2008-09-23 nlin.CD physics.atom-ph
