Rabi Spectroscopy and Excitation Inhomogeneity in a 1D Optical Lattice Clock
研究了深一维光晶格中原子运动对超冷费米子原子精密拉比光谱的影响。我们分析了纵向边带谱的谱成分，并提出了一个模型，从它们的结构中提取关于横向运动和样品温度的信息。时钟跃迁本身的拉比光谱也受到光晶格弱限制横向方向上原子运动的影响。通过推导载流子跃迁的拉比跳跃和拉比线型，我们得到了一个量化依赖于陷阱态的激发不均匀性的模型。非均匀激发的超冷费米子变得可分辨，这允许s波碰撞。我们推导出一个详细的模型，这个过程中，并解释观测到的密度漂移数据的动态平均场漂移的时钟过渡。
2009-09-01 physics.atom-ph
Two-photon polarizability of Ba$^+$ ion: Control of spin-mixing process in an ultracold $^{137}$Ba$^+$--$^{87}$Rb mixture
离子钟是频率标准的最有希望的候选者。最近的研究表明，在频率标准的发展中，询问两个不同频率的激光束具有深刻的优势。本文提出了一个双光子机制的方案，用相对论耦合团簇方法计算Ba $^+$的6 $^2$ S $_{\frac{1}{2}}$和5 $^2$ D $_{\frac{3}{2}, \frac{5}{2}}$的动态极化率.我们说明了斯塔克位移抵消这些时钟状态在双光子魔术波长。这些神奇的波长可以是在离子钟实验中实现更高精度的重要输入。我们还计算了单光子相互作用下的魔波长，作为参考和比较研究。计算出的单光子和双光子魔波长位于光学区域，因此对未来最先进的实验具有重要意义。此外，作为双光子极化率的应用，我们研究了这些极化率对自旋混合过程的影响，$|0,0\rangle$ $\leftrightarrow$ $|+1,-1\rangle$和$|0,0\rangle$ $\leftrightarrow$ $|-1,+1\rangle$，超冷自旋1混合的$^{137}$ Ba $^+$和$^{87}$ Rb原子。我们确定选择这些自旋混合振荡的协议，通过改变外加磁场的强度和询问激光束的频率。
2021-12-06 physics.atom-ph
Direct excitation of the forbidden clock transition in neutral 174Yb atoms confined to an optical lattice
本文报道了在一维光晶格中，偶174 Yb同位素的（6s^2）^1S_0 -（6s 6p）^3P_0钟跃迁的直接单激光激发。使用小的（~1.2 mT）静态磁场在578.42 nm处诱导时钟态之间的非零电偶极跃迁概率。观察到了20 Hz的窄共振线宽（FHWM）和高对比度，证明了中性原子共振品质因数为2.6 × 10 ^13的记录。先前未知的交流斯塔克位移消除（魔术）波长被确定为759.35+/-0.02 nm。这种使用计量学上优越的偶同位素的方法可以很容易地在当前的Yb和Sr晶格时钟中实现，并且可以在其他碱土类原子如Mg和Ca中创造新的时钟可能性。
2006-03-02 physics.atom-ph
Trapping of Neutral Mercury Atoms and Prospects for Optical Lattice Clocks
本文报道了汞同位素在${}^1S_0-{}^3P_1$复合跃迁上的汽室磁光俘获。六个丰富的同位素，包括四个玻色子和两个费米子，被捕获。汞是迄今为止捕获的最重的非放射性原子，这使得在标准模型之外进行"新物理“的灵敏原子搜索成为可能。我们提出了一个精确的光晶格时钟的基础上汞和评估其系统的精度优于$10^{-18}$。高精度、高稳定度的汞原子钟将为光晶格钟和精细结构常数随时间变化的研究提供新的途径。
2007-11-29 physics.atom-ph
Agile low phase noise radio-frequency sine wave generator applied to experiments on ultracold atoms
我们报告的频率性能的低成本（~500$）的射频正弦波发生器，采用直接数字合成（DDS）和现场可编程门阵列（FPGA）。该器件的输出频率可以动态地改变为从DC到10 MHz的任意值，而没有任何相位滑移。高采样率（高达1 MHz）和大存储长度（超过2.10^5个样本）大大降低了采样效果。通过使用一个低噪声外部振荡器为DDS提供时钟，我们证明了相位噪声与主时钟一样低，即在3.75 MHz输出频率下，距载波1 Hz处的相位噪声为-113 dB.rad^2/Hz。该装置被成功地用于限制超冷原子云的铷87在一个基于RF的陷阱，并没有额外的加热从RF源。
2007-04-16 physics.atom-ph
"Doubly-magic" conditions in magic-wavelength trapping of ultracold alkalis
在囚禁原子的实验中，原子的能级被囚禁的光场和磁场移动。不管这种强烈的扰动，精确的光谱学仍然可以使用特制的“魔法”捕获场来进行。找到这些条件特别有价值的微波时钟过渡碱迄今仍然是一个公开的挑战。在这里，我证明了碱金属的微波时钟跃迁可能确实不受捕获激光强度和磁场波动的影响。我考虑驱动多光子跃迁的时钟水平和显示，这些“双魔术”的条件下实现的特殊值的捕获激光波长和固定值的相对较弱的磁场。这一发现对精确测量和用存储在超精细流形中的量子位进行量子信息处理具有意义。
2010-04-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ion Acoustic Waves in Ultracold Neutral Plasmas
我们利用具有空间周期性强度调制的激光束对激光冷却的原子进行光折变，以产生具有受控密度扰动的超冷中性等离子体。激光诱导荧光成像揭示了密度扰动在空间和时间上的振荡，并且振荡的色散关系与离子声波的色散关系相匹配，离子声波是长波长的静电密度波。
2010-05-25 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Recombination fluorescence in ultracold neutral plasmas
我们首次对超冷中性等离子体中的复合荧光进行了测量和模拟。与以往的工作相比，实验和模拟是在显着的分歧。与复合模型的比较表明，分歧可能是由于高能量部分的电子能量分布或大的能量变化的电子/里德伯散射。电离荧光在超冷等离子体中开辟了一个新的诊断窗口，因为它探测了深度束缚的里德伯能级，这主要取决于电子能量学。
2007-08-21 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Additional clock transitions in neutral ytterbium bring new possibilities for testing physics beyond the Standard Model
研究了镱原子基态到亚稳态$^3{\rm P}^{\rm o}_2$ at $E=19\,710.388~$ cm $^{-1}$和$4f^{13}5d6s^2\,(J=2)$ at $E=23\,188.518~$ cm $^{-1}$的跃迁作为光晶格钟中的时钟跃迁的前景。Yb中具有多个时钟跃迁可以通过研究King曲线的非线性或两个时钟跃迁频率之比的时变来有益于探索超越标准模型的新物理。我们计算的状态，相关的过渡振幅，系统的移位，和时钟转换的灵敏度的精细结构常数的变化和引力势的寿命。我们发现，这两个过渡可能支持超高精度，类似于已经实现的$^1$ S $_0$-$^3$ P $^{\rm o}_0$时钟过渡。
2018-05-29 physics.atom-ph
Precision Test of Mass Ratio Variations with Lattice-Confined Ultracold Molecules
我们提出了一种利用超冷分子在光晶格中精确测量质子-电子质量比随时间变化的方法。振动能量间隔对质量比的变化很敏感。与使用基于超精细间隔的原子钟的测量相比，这里讨论的方案是模型无关的，并且不需要分离不同物理常数的时间变化。探讨了应用零微分斯塔克位移光晶格技术高精度测量振动跃迁的可能性。
2007-08-14 physics.atom-ph
Ultracold neutral plasma expansion in two dimensions
我们扩展了一个等温的超冷中性等离子体膨胀的热模型，没有球对称的系统，并使用这个模型来解释这些等离子体的新的荧光测量。通过假设自相似展开，可以解析地求解流体方程并包括速度效应以预测荧光信号。尽管这种方法简单，该模型再现了实验数据的主要特征。
2005-08-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Electron Temperature Evolution in Expanding Ultracold Neutral Plasmas
我们用超冷中性等离子体的自由膨胀作为电子温度的时间分辨探针。结合离子膨胀速度的实验测量和数值模拟表征了从低初始γ_e的弹性碰撞区域（主要是电子的绝热冷却）到高初始γ_e区域（非弹性过程急剧加热电子）的过渡。我们确定的时间尺度和各种过程的相对贡献，并首次在超冷中性等离子体中的辐射衰变和无序诱导的电子加热的重要性实验。
2007-05-23 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Precision spectroscopy and density-dependent frequency shifts in ultracold Sr
通过改变超冷$^{88}$ Sr样品的密度从$10^9$ cm $^{-3}$到$> 10^{12}$ cm $^{-3}$，我们首次确定性地测量了碱土系统中$^1S_0$ - $^3P_1$光钟跃迁的密度相关频移和线宽展宽。此外，我们报告的最准确的测量日期的$^{88}$ Sr $^1S_0 - ^3P_1$光学时钟转换频率。包括系统误差的详细分析，频率为（$434 829 121 312 334 \pm 20_{stat} \pm 33_{sys}$）Hz。
2005-01-21 physics.atom-ph physics.optics
Absolute measurement of the ${}^{1}S_{0}$ - ${}^{3}P_{0}$ clock transition in neutral ${}^{88}$Sr over the 330 km-long stabilized fibre optic link
我们报道了两个独立的玻色子${}^{88}$ Sr同位素光晶格钟在$7\times 10{}^{-17}$以下的稳定性。${}^{1}S_{0}$ - ${}^{3}P_{0}$跃迁的绝对频率的值（429228066418008.3（1.9）${}_{syst}$（0.9）${}_{stat}$ ~Hz）是通过330 km长的稳定光纤链路参考UTC的本地表示用光学频率梳测量的。通过对两个独立的光格钟的系列测量验证了这一结果，并与国际计量局的建议一致。
2015-12-07 physics.atom-ph
High-Power, Fiber-Laser-Based Source for Magic-Wavelength Trapping in Neutral-Atom Optical Clocks
我们提出了一个连续波，810 nm的瓦级功率激光器。我们的系统是基于差频产生的532 nm和1550 nm的光纤激光器，在一个单一的通过周期性极化的锂离子电池（PPLN）。我们测量了与超冷原子的非共振偶极俘获相一致的宽带光谱噪声和剩余强度噪声。考虑到光纤放大器的大带宽，输出可以针对一系列波长进行优化，包括813 nm的锶时钟魔术波长。此外，随着对更合适的非线性晶体的探索，我们相信有一种方法可以将这种原理验证设计扩展到许多瓦的功率，并且这种方法可以提供一种强大的，可安装在机架上的捕获激光器，用于未来的锶基光学时钟。
2021-05-23 physics.atom-ph
Creating and studying ion acoustic waves in ultracold neutral plasmas
我们在超冷中性等离子体中激发离子声波，通过在等离子体产生过程中的压印密度调制。激光诱导荧光被用来观察由波产生的密度和速度扰动。膨胀的等离子体上的波振幅的演变的效果被描述通过处理作为一个绝热不变量的波作用。考虑到这种效应后，我们确定波是弱阻尼的，但阻尼明显快于朗道阻尼的预期。
2012-01-03 physics.atom-ph physics.plasm-ph
On the possibility of "correlation cooling" of ultracold neutral plasmas
最近的超冷中性等离子体实验表明，空间相关性的发展的基础上的内在加热效应。我们研究这种效应是否可以逆转，使强的空间相关性实际上可能导致冷却的离子。我们发现冷却确实是可能的。然而，它需要对初始状态进行非常精确的准备。量子力学的零点运动为离子冷却设定了一个下限。
2004-04-21 physics.atom-ph physics.plasm-ph
An optical clock with neutral atoms confined in a shallow trap
我们研究了利用晶格中的原子实现光钟所需的陷阱深度。我们发现，网站到网站隧道导致剩余的敏感性的原子动力学，因此需要大的深度（50 $100 E\_r$为Sr），以避免任何频率偏移或线加宽的原子跃迁在$10^{-17}-10^{-18}$水平。然而，这样大的深度和相应的激光功率可能导致困难（例如，高阶光位移、双光子电离、技术困难），因此人们希望在浅得多的陷阱中操作时钟。为了避免这个问题，我们建议使用加速晶格。加速度提升了相邻势阱间的简并度，强烈抑制了隧穿。我们表明，使用地球的重力，更浅的陷阱（下至$5 E\_r$的Sr）可以用于相同的精度目标。
2005-04-13 physics.atom-ph
Optical Traps for sympathetic Cooling of Ions with ultracold neutral Atoms
我们报道了在没有任何射频场的情况下，超冷中性$ \text{Rb}$原子和$ \text{Ba}^+ $离子在一个共同的光学势中的俘获。我们以$ 370 ~ μK $制备了$ \text{Ba}^+ $，并证明了一次碰撞后$100 ~ μK $的有效交感神经冷却。我们的方法目前受到$ \text{Rb}$密度和相关三体损耗的限制，但它克服了由RF驱动的微动感应加热设置的RF陷阱的基本限制。它适用于广泛的离子-原子物种，并可能使新的超冷化学实验和复杂的多体动力学。
2019-09-18 physics.atom-ph quant-ph
High Resolution Ionization of Ultracold Neutral Plasmas
集体效应，如波和不稳定性，是我们对大多数等离子体现象的理解不可或缺的。我们已经能够研究这些在超冷中性等离子体的初始密度分布，通过空间调制的电离激光强度的形状。我们描述了一个中继成像系统的光电离束，使我们能够创建更高的分辨率的功能和它的应用扩展到较短的波长的离子声波的观察。我们还描述了形成雕刻密度分布，以创建快速膨胀的等离子体进入真空和流动等离子体。
2011-12-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Plasma Oscillations and Expansion of an Ultracold Neutral Plasma
本文报道了在超冷中性等离子体中观察到的等离子体振荡现象。用这种集体模式，我们探测电子密度分布，并研究等离子体的膨胀作为时间的函数。对于经典等离子体条件，即弱库仑耦合，膨胀由电子气的压力主导，并由流体动力学模型描述。在低温和高密度下，模型和观测结果之间的差异可能是由于电子的强耦合。
2000-06-09 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Measurement and simulation of laser-induced fluorescence from non-equilibrium ultracold neutral plasmas
我们报道了超冷中性等离子体中激光诱导荧光的新测量和模拟。我们专注于最早的时候，当等离子体平衡正在发展和等离子体膨胀之前。在模拟中，离子通过Yukawa势相互作用在一个小细胞与包裹的边界条件。我们解决的光学布洛赫方程为每个离子在模拟作为时间的函数。模拟和实验都显示了初始布洛赫矢量旋转，无序引起的加热，和相干振荡的均方根离子速度。荧光信号的详细建模使得有可能使用荧光光谱探测超冷和强耦合等离子体中的离子动力学。
2009-06-25 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Optical Telecommunications-Band Clock based on Neutral Titanium Atoms
提出基于中性钛原子M1/E2窄跃迁的S/C/L通信波段光钟，通过高精度相对论混合计算系统评估其原子参数与魔术波长，并解决磁偶极相互作用挑战。
2023-01-31 physics.atom-ph
Using Absorption Imaging to Study Ion Dynamics in an Ultracold Neutral Plasma
本文报道了超冷中性等离子体的光学吸收成像，利用光学吸收成像测量了离子的吸收谱，该谱是多普勒展宽的。通过光谱宽度，我们监测离子平衡后的第一个250纳秒等离子体形成。平衡使离子处于弱耦合气态和强耦合液态之间的边界上。在一个较长的时间尺度上的微秒，我们观察到径向加速的离子所产生的压力被困的电子气。
2003-10-02 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Evolution of Ultracold, Neutral Plasmas
我们提出了第一个大规模的模拟超冷，中性等离子体，产生的激光冷却氙原子的光电离，从创建到初始膨胀，使用经典的分子动力学方法与开放的边界条件。我们再现了许多实验结果，如电子的捕获效率与离子数的增加，最低电子温度达到接近光电离阈值，并重组成Rydberg态的非常低的主量子数。此外，这些效应中的许多在等离子体演化的很早阶段（$\sim$ ns）就在目前的实验观测开始之前建立起来。
2001-11-17 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Kinetic modelling and molecular dynamics simulation of ultracold neutral plasmas including ionic correlations
详细描述了超冷中性等离子体演化的动力学方法，包括电子关联和速率方程对电离/激发和复合/去激发的处理。为了评估动力学模型中固有的近似的可靠性，我们开发了一种混合分子动力学方法。结果的比较表明，动力学模型描述的超冷等离子体的原子和离子的观测值令人惊讶的好，证实了我们早期的发现有关的作用，离子-离子的相关性[物理修订A { \bf 68}，010703]。此外，分子动力学方法允许人们研究离子等离子体组分向热力学平衡的弛豫。
2004-05-24 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Creation of an Ultracold Neutral Plasma
我们报道了激光冷却氙原子的光电离产生超冷中性等离子体。载流子密度高达2 x 10^9 cm^-3，电子和离子的温度分别低至100 mK和10 uK。当德拜屏蔽长度变得小于样品尺寸时，正离子云捕获电子的等离子体行为是明显的。我们产生等离子体的参数，使电子和离子都强耦合。
2000-05-16 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Absorption Imaging and Spectroscopy of Ultracold Neutral Plasmas
吸收成像和光谱学可以在超冷中性等离子体产生后的最初几微秒内探测其动力学。然而，数据的定量分析由于不均匀的密度分布、等离子体的膨胀以及离子可能缺乏全局热平衡而变得复杂。在本文中，我们描述了解决这些问题的方法。使用简单的假设的基本温度分布和离子运动，多普勒展宽的吸收光谱从等离子体图像可以相关的等离子体中的平均温度。
2004-07-27 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Heating and cooling of electrons in an ultracold neutral plasma using Rydberg atoms
通过在超冷中性等离子体中嵌入里德伯原子，实验证明了电子在超冷中性等离子体中的加热和冷却。我们已经确定了初始电子温度$T_{e,i}$和在加热和冷却行为之间的交叉处添加的里德伯原子的结合能$E_b$（即，原子的结合能，当它们被添加到等离子体中时，既不加速也不减慢等离子体膨胀）之间的关系。具体地说，这个条件是$|E_b| \approx 2.7 \times k_B T_{e,i}$的诊断时，使用的是里德伯原子对等离子体渐近膨胀速度的影响。此外，我们已经获得了实验估计的量的加热或冷却时发生的里德伯结合能不满足交叉条件。交叉条件的实验结果以及远离交叉的加热或冷却程度与从里德伯原子和等离子体之间相互作用的数值模拟获得的预测一致。我们还开发了一个简单直观的图片如何影响的里德伯原子的等离子体支持的概念的“瓶颈”的里德伯态分布的原子在平衡与共存的等离子体。
2018-10-24 physics.atom-ph
Magnetic Confinement of an Ultracold Neutral Plasma
我们证明了磁约束的超冷中性等离子体（UCNP）在零的双锥尖，或四极磁场。最初，UCNP由于电子热压力而膨胀。当等离子体遇到更强的场时，膨胀减慢，密度分布随场而变化。UCNP电子在大部分等离子体上被强烈磁化，而离子磁化仅在边界处显著。观察表明，电子和离子主要被捕获的磁镜和双极电场分别。限制时间接近0.5毫秒，而非磁化等离子体在几十微秒的时间尺度上消散。
2020-10-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Strong-coupling effects in the relaxation dynamics of ultracold neutral plasmas
我们描述了一种混合分子动力学方法的描述超冷中性等离子体，绝热处理的电子气和一个完整的分子动力学模拟的离子，这使我们能够遵循的等离子体的长期演变，包括强耦合离子运动的影响的基础上。等离子体显示出相当复杂的弛豫行为，与离子温度的时间和空间振荡有关。此外，在等离子体演化过程中对离子进行额外的激光冷却会极大地改变膨胀动力学，使得离子组分的结晶可以在该非平衡系统中发生，从而导致晶格状结构或甚至长程序，从而导致同心壳。
2005-03-01 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Simulations of an ultracold, neutral plasma with equal masses
本文报道了由等质量正、负电荷组成的超冷中性等离子体的理论研究结果。在我们的模拟中，等离子体是由中性粒子的快速解离产生的。等离子体的温度由离解的相对能量控制。我们研究了这个系统的初始能量被调谐，使等离子体形成在强耦合制度的早期时间演化。特别是，我们目前的温度演化和三体复合的结果。在弱耦合区，我们研究了膨胀等离子体如何热化以及离子间散射如何影响膨胀。由于膨胀导致密度下降，因此速度分布仅在有限时间内演变，最终分布取决于粒子的数量和等离子体的初始温度。
2014-08-21 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Influence of electron-ion collisions on Coulomb crystallization of ultracold neutral plasmas
虽然由弹性电子-离子碰撞的离子加热可以被忽略用于描述自由膨胀的超冷中性等离子体的演化，但是在系统演化期间离子被激光冷却的情况下，情况是不同的。我们表明，在激光冷却等离子体中的电子-离子碰撞影响离子温度，降低了在这样的系统中可获得的相关程度。然而，考虑到碰撞增加的离子温度远低于基于忽略等离子体膨胀的静态等离子体云估计的温度。后者导致绝热冷却的离子，以及更重要的是，碰撞加热速率的快速下降。
2004-10-02 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Hollow Beam Optical Ponderomotive Trap for Ultracold Neutral Plasma
Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院高温联合研究所）
本文提出利用高功率CO₂激光驱动的空心光束电动力陷阱，通过分子动力学模拟展示其有效捕获超冷中性等离子体和瑞利德伯原子，且碰撞吸收可忽略，有助于提升反物质生产与储存。
2026-02-16 physics.atom-ph physics.plasm-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
Relaxation to non-equilibrium in expanding ultracold neutral plasmas
我们调查的强相关离子动力学和耦合程度实现的自由膨胀超冷中性等离子体的演变。我们表明，离子库仑耦合参数$Γ_{\rm i}$在膨胀的后期阶段显着增加，达到强耦合制度，尽管众所周知的初始下降的$Γ_{\rm i}$，为了统一由于无序诱导加热。此外，我们制定了一个合适的措施的相关性和显示th在$Γ_{\rm i}$计算的离子温度和密度反映了系统的有序程度，如果它是足够接近准稳态。然而，在稍后的时间，等离子体云的膨胀变得比相关性的弛豫更快，并且系统不再达到热力学平衡。
2005-03-01 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Ultracold collisions of a neutral atom with a trapped ion in 1D
本文通过全量子力学和绝热表示研究一维中$^6$Li原子与囚禁$^{171}$Yb$^+$离子的超冷碰撞，用单相位参数描述短程散射，发现低能共振分布与量子混沌及BGS猜想不符。
2025-06-18 physics.atom-ph
Interactions of Ions and Ultracold Neutral Atom Ensembles in Composite Optical Dipole Traps: Developments and Perspectives
离子-原子相互作用是一个相对较新的研究领域，由于其在量子化学和量子模拟等领域的应用而引起了相当大的关注。在第一个实验中，原子离子和中性原子已经成功地重叠，通过设计混合装置结合既定的捕获方法，保罗陷阱的离子和光学或磁光陷阱的中性原子，分别。从那时起，该领域已经看到了相当大的进步，但在这种混合陷阱的固有存在的射频（rf）领域被发现有一个有限的影响，可实现的碰撞能量。最近，它表明，光学偶极陷阱（ODTs）的适当组合可以用于捕获原子和原子离子，允许在没有任何射频场的情况下进行实验。在这里，我们表明，预期的冷却在这样的双色陷阱是高度敏感的两个光学捕获光束之间的相对位置波动，这表明这是限制目前观察到的冷却性能的主导机制。我们讨论的策略，以减轻这些影响，通过使用优化的设置，适应ODT配置。这包括提出的方案，可以减轻在非常低的温度下预期的三体损失，允许访问量子主导的相互作用机制。
2021-07-09 physics.atom-ph
One-Dimensional Optical Lattice Clock with a Fermionic 171Yb Isotope
我们利用超冷~（171）Yb原子实现了一维光晶格时钟，该时钟不受线性塞曼效应的影响。171 Yb中1 S 0（F = 1/2）-3 P0（F = 1/2）时钟跃迁的绝对频率被确定为相对于SI秒的518 295 836 590 864（28）Hz。
2009-06-19 physics.atom-ph physics.optics
Synthetic dimensions and spin-orbit coupling with an optical clock transition
基于耦合双电子$^{173}$ Yb原子两个长寿命电子态的单光子光钟跃迁，我们提出了一种在超冷量子气体中合成自旋轨道相互作用的新方法.通过将电子态映射到沿着合成“电子”维度的有效位点上，我们设计了具有可调磁通量的合成费米子梯。我们已经检测到的自旋轨道耦合与光纤链路增强的时钟光谱，并直接测量手性边缘电流的出现，探测它们作为磁场通量的函数。这些结果为研究超冷原子气体的拓扑态开辟了新的方向。
2016-09-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Wave Steepening and Shock Formation in Ultracold Neutral Plasmas
本研究观测了初始中心峰值指数衰减密度分布的超冷中性等离子体膨胀中的波陡化与激波特征，发现陡化前沿两侧密度速度剧变、离子显著加热，相对速度略超声速，证实可通过调控密度梯度创造近激波条件，开辟了该领域新研究方向。
2024-09-17 physics.atom-ph physics.plasm-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
Two clock transitions in neutral Yb for the highest sensitivity to variations of the fine-structure constant
我们提出了一种新的频率标准的基础上的$4f^{14} 6s6p~ ^3\!P_0 - 4f^{13} 6s^2 5d ~(J=2)$过渡中性Yb。这种转变具有高稳定性和准确性的潜力，并且具有原子钟对精细结构常数$α$的变化具有最高灵敏度的优点。我们发现它的无量纲$α$ -变化增强因子是$K=-15$，与最灵敏的电流钟（Yb $^+$ E3，$K=-6$）相比，它是任何中性原子钟（Hg，$K=0.8$）的18倍。结合中性原子光晶格钟前所未有的稳定性，这种高灵敏度为寻找超轻暗物质和测试基本粒子标准模型之外的理论开辟了新的前景。此外，与已建立的$^1\!S_0 -\, ^3\!P_0$转变一起，将具有在中性Yb中操作的两个时钟转变，其交错询问可进一步减小此类时钟比较实验的系统不确定性。
2018-03-07 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
A high-accuracy optical clock via three-level coherence in neutral bosonic $^{88}$Sr
发展了一种光学原子钟方案，该方案利用两个激光器在$^{88}$ Sr的$5s^2 \phantom{}^1S_0$基态和第一激发态$5s5p \phantom{}^3P_0$之间建立相干耦合。利用电磁诱导透明现象，通过宽$5s5p \phantom{}^1P_1$状态来介导耦合。时钟跃迁的有效线宽可以通过调节激光强度任意选择。通过将$^{88}$ Sr原子捕获在光晶格中，确保了与两个激光器的长相互作用时间;消除了多普勒效应和反冲效应。基于对系统误差的仔细分析，期望时钟精度优于$2\times 10^{-17}$。
2004-11-21 physics.atom-ph physics.gen-ph
Optical Atomic Clocks
光学原子钟代表了现代测量科学的前沿。本文详细介绍了基于单离子和多个中性原子的光学原子钟的发展。我们讨论了光学时钟的重要技术成分，我们提出了测量精度和系统的不确定性与一些最好的时钟。最后，我们展望了令人兴奋的时钟应用前景。
2015-02-09 physics.atom-ph
Extraordinary low systematic frequency shifts in bi-colour thulium optical clock
光学原子钟已经克服了小数点后18位的不稳定性和不确定性，证明了对时钟跃迁频率的外部扰动的不可思议的控制。与此同时，对原子和离子跃迁的需求越来越大，对外场的敏感性最小，具有实用的操作波长和强大的读出协议。目标之一是简化时钟的操作，将其相对不确定度保持在低的10-18水平。这对于可移动的和设想的天基光学时钟尤其重要。我们以前证明了中性钍的1.14 μ m内壳层磁偶极跃迁与其它中性粒子相比具有很低的黑体辐射位移。在这里，我们展示了一个双色的thumerite光学时钟的操作与非常低的灵敏度，塞曼移位由于同时询问两个时钟转换和数据处理。我们的实验表明，抑制的平方塞曼位移的至少三个数量级。张量晶格斯塔克位移的影响也可以减少到低于10-18的分数频率单位。所有这些特点使得超导光钟几乎不受难以控制的系统漂移的影响。加上方便的冷却和捕获激光波长，它提供了巨大的前景，作为一个高性能的可移动系统的铥晶格时钟。
2021-02-15 physics.atom-ph
Blackbody radiation shift for the $^1$S$_0$--$^3$P$_0$ optical clock transition in zinc and cadmium atoms
利用精确的相对论原子结构多体技术计算了二价原子Cd和Zn的$^3\!P_0-^1\!S_0$钟跃迁的黑体辐射位移。静态极化率的时钟水平和相关的电偶极子矩阵元素的计算。我们还提出了一个比较概述的光学时钟的基础上的中性二价原子被困在光晶格的BBR位移。
2019-06-19 physics.atom-ph
An apparatus for immersing trapped ions into an ultracold gas of neutral atoms
我们描述了一个混合真空系统，在该系统中，单个离子或定义明确的少量捕获离子（在我们的情况下，Ba $^+$或Rb $^+$）可以浸入超冷中性原子云（在我们的情况下，Rb）。该装置允许在超冷状态下研究原子和离子之间的碰撞和相互作用。我们的装置是一个组合的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）装置和线性保罗陷阱。该装置的主要设计特征是首先分离离子和超冷原子的产生位置，然后将两种物质聚集在一起。该方案在稳定性和可进入进行原子-离子碰撞实验的区域方面具有优势。使用移动的一维光学晶格传输将离子和原子聚集在一起，该一维光学晶格传输将原子样品从其产生室垂直提升30 $\,$ cm的距离进入另一室中的Paul阱的中心。我们提出的技术来检测和控制离子和原子云之间的相对位置。
2012-04-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Deeply subrecoil two-dimensional Raman cooling
我们报告的实施二维拉曼冷却计划使用顺序激发沿正交轴。利用方波脉冲，我们将超冷铯原子云冷却到均方根速度扩展为0.39（5）的反冲速度，对应的有效温度为30 nK（0.15 T_rec）。这种技术可用于改进冷原子原子钟，尤其适用于微重力环境下的原子钟。
2004-06-30 physics.atom-ph
Neutral Plasma Oscillations at Zero Temperature
本文用冷等离子体理论计算了超冷中性等离子体对外加射频场的响应。系统的自由振荡具有连续谱和相应的阻尼准模。我们表明，这种准模式占主导地位的驱动响应。我们使用这个模型来模拟等离子体振荡在一个不断扩大的超冷中性等离子体，提供洞察的假设用于解释实验数据[物理评论快报。85，318（2000）]。
2002-04-29 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Imaging the evolution of an ultracold strontium Rydberg gas
用激光冷却的5s 2 1 S 0原子双光子激发产生超冷锶原子5s 48 s 1 S 0或5s 47 d 1D 2里德伯原子云。低轨道角动量（低-l）里德堡态云的自发演化向超冷中性等离子体观察到的成像共振光散射从核心离子，一种技术，提供了空间和时间分辨率。演化被观察到是更快的S-状态，显示各向同性的吸引力的相互作用，比D-状态，表现出各向异性，主要是排斥的相互作用。将原子浸没在稀释的超冷中性等离子体中加速了演化，并允许确定最初产生的里德伯原子的数量。
2012-11-14 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Ultracold Neutral Plasmas
超冷中性等离子体，由接近电离阈值的光电离激光冷却原子形成，具有1-1000开尔文范围内的电子温度和几十毫开尔文到几开尔文的离子温度。它们代表了中性等离子体研究的一个新前沿，传统上中性等离子体研究的是更热的系统，但它们也模糊了等离子体、原子、凝聚态和低温物理学的界限。模拟这些等离子体挑战计算技术和非平衡系统的理论，因此该领域引起了理论和计算物理界的极大兴趣。通过改变激光强度和波长，可以精确地设置初始等离子体密度和能量，带电粒子检测和光学诊断可以进行精确的测量，以便与理论预测进行比较。最近使用光学探针的实验表明，等离子体中的离子在强耦合的流体相中平衡。强耦合等离子体，其中带电粒子之间的电相互作用能超过平均动能，扭转了传统的能量层次的基本等离子体概念，如德拜屏蔽和流体力学。这一领域的平衡特别令人感兴趣，因为它涉及粒子之间空间相关性的建立，并与气体巨行星和惯性约束聚变装置内部的物理学有关。
2006-12-11 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Efficient loading of thulium atoms in a compact MOT for a transportable optical clock
我们报告了一个紧凑的真空室的超冷钍的光谱和高达1300万原子的捕获建设。紧凑性是通过避免一个经典的塞曼较慢的部分，并放置一个原子炉靠近磁光阱（MOT），特别是在11厘米的距离。在这种结构中，我们显着增加了原子束的立体角，这是由MOT激光束的影响，并达到100万个原子直接加载在MOT。通过利用原子的塞曼式减速和额外的激光束，我们将捕获的原子数量增加到600万。然后，我们通过使用额外的小磁线圈定制MOT磁场梯度，获得了额外的因子2。实验结果表明，该方法具有很好的应用前景，可用于实现基于铥原子的高性能光学原子钟。
2021-05-05 physics.atom-ph
p-Wave cold collisions in an optical lattice clock
我们通过精确测量它们对原子内部时钟状态的能量变化来研究费米子镱中的超冷碰撞。利用费米统计，我们发现p波碰撞，在弱和强相互作用的制度。随着二维晶格限制所提供的更高的密度，我们证明了强相互作用可以导致这种碰撞位移的一种新的抑制。除了减少晶格钟的系统误差外，这项工作还可应用于碱土原子的量子信息和量子模拟。
2011-06-22 physics.atom-ph quant-ph
