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
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
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
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
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
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
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
Greatly enhanced absorption of non-resonant microwave fields by ultracold molecules near a Feshbach resonance
我们表明，碰撞诱导吸收的非共振微波光子的超冷分子的气体的概率显着增强附近的Feshbach散射共振。这可用于通过测量微波场吸收来检测超冷分子的费什巴赫共振，以及用于通过在宽范围的场参数中改变微波场的频率和强度来调谐超冷分子的弹性散射截面。
2010-10-27 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Observation of photon recoil effects in single-beam absorption spectroscopy with an ultracold strontium gas
本文报道了超冷$^{88}$ Sr气体吸收689 nm单色光时的光子反冲效应，其反冲频率与锶中窄线跃迁$5\mathrm{s^2}\, ^1\textrm{S}_0 - 5\mathrm{s}5\mathrm{p}\, ^3\textrm{P}_1$的自然线宽相当。在高饱和区，由于光子反冲位移，吸收曲线变得不对称，这与自然线宽具有相同的数量级。该线型由光学布洛赫方程的扩展描述，包括在光子的发射和吸收过程中向原子的动量转移。我们的工作揭示了光子反冲效应在一个最简单的单光束吸收设置，这是显着相关的其他应用，如饱和光谱，拉姆齐干涉，吸收成像。
2022-01-15 physics.atom-ph
An Optical Clock with Ultracold Neutral Atoms
我们演示了如何实现一个光学时钟与中性原子，是目前最好的单离子光学时钟的准确性和优越的稳定性竞争。利用超冷原子的钙光频标，我们展示了如何减少相对不确定度低于1 E-15。我们观察到原子干涉，使激光稳定到时钟跃迁，可见度为0.36，这是原子静止时可达到的极限的70%。一种新的方案被应用到检测这些原子的干扰，以达到在1秒内4 E-17的异常低的不稳定性的量子投影噪声极限的前景。
2002-11-20 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
Strong saturation absorption imaging of dense clouds of ultracold atoms
本文报道了一种远高于饱和吸收的成像技术，用于研究超冷原子稠密包的特性。云的透明度由入射光强度控制，这是原子对探测光束的非线性响应的结果。我们详细介绍了我们的实验程序，以校准成像系统的可靠的定量测量，并演示了使用这种技术来提取的配置文件和它的空间范围的光学厚原子云。
2007-07-19 physics.atom-ph physics.optics
Heating mechanisms in radio frequency driven ultracold plasmas
分析了外加电磁场影响等离子体温度的几种机制，并将其专门用于均匀射频场驱动的超冷等离子体系统。通过碰撞吸收加热的审查和应用到UCP。此外，它示出的RF场修改的三体复合过程中，通过电离电子从中间的高躺里德堡态和上移的连续阈值，导致在抑制三体复合。通过与有限的等离子体尺寸的无碰撞吸收加热的详细计算，揭示了一个温度阈值低于无碰撞吸收是无效的。
2012-06-01 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.plasm-ph
Absorption Imaging of Ultracold Atoms on Atom Chips
对接近表面的超冷原子气体进行成像是对使用原子芯片进行的实验进行详细分析的重要工具。我们描述了需要考虑的关键因素，特别是当成像光束是故意从表面反射。特别是我们提出的方法来测量原子表面的距离，这是一个先决条件的磁场成像和研究原子表面相互作用。
2011-04-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Direct absorption imaging of ultracold polar molecules
我们证明了一个直接吸收成像的超冷基态极性分子气体的量子简并附近的计划。分子成像的一个挑战是缺乏封闭的光学循环转变。我们的技术依赖于光子散粒噪声有限的吸收成像上的一个强大的绑定绑定的分子过渡。我们提出了这种成像技术的系统表征。使用这种技术结合飞行时间（TOF）膨胀，我们证明了确定分子气体的动量和空间分布的能力。我们预计，这种成像技术将是一个强大的工具，研究分子量子气体。
2010-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Possible many-body localization in a long-lived finite-temperature ultracold quasi-neutral molecular plasma
我们认为，淬火超冷等离子体提供了一个实验平台，研究量子多体物理的无序系统在长时间和有限的能量密度限制。我们考虑一个实验，淬灭等离子体的一氧化氮的超冷系统的里德伯分子，离子和电子，表现出一个长寿命的状态逮捕松弛。这种状态的定性特征不符合经典模型。在这里，我们开发了一个微观量子描述逮捕阶段的基础上有效的多体自旋哈密顿量，包括偶极-偶极和范德华相互作用。这个有效的模型似乎提供了一种方法来设想这个系统的基本量子无序非平衡物理。
2018-02-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Creating Non-Maxwellian Velocity Distributions in Ultracold Plasmas
我们提出的技术，扰动，测量和模拟的离子速度分布在超冷中性等离子体产生的锶原子的光电离。通过圆偏振光的光泵浦，我们将具有一定速度的离子提升到不同的自旋基态，并通过激光诱导荧光光谱探测由此产生的扰动速度分布。我们讨论了从我们测量的光谱中提取速度分布的各种方法，并通过与分子动力学模拟的比较来评估它们的质量
2011-12-14 physics.atom-ph physics.plasm-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
Using Three-Body Recombination to Extract Electron Temperatures of Ultracold Plasmas
三体复合是等离子体中一个重要的碰撞过程，在电子温度较低时会急剧增加，其可接受的标度为T_e^-9/2。我们测量三体复合在超冷中性氙等离子体中通过检测复合产生的里德伯原子使用微波电离技术。与公认的理论（预计将适用于弱耦合等离子体）和我们测得的速率，我们提取的等离子体温度，这是在合理的协议与以前的测量早期的等离子体寿命。由此产生的电子温度表明等离子体继续冷却到低于1 K的温度。
2007-06-18 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Partial-Transfer Absorption Imaging: A versatile technique for optimal imaging of ultracold gases
部分转移吸收成像是一种工具，使原子云的最佳成像范围广泛的光学深度。与标准吸收成像相比，该技术可以具有最小的破坏性，并且可以用于获得同一样品的多个连续图像。该技术涉及将样品的一小部分从初始内部原子状态转移到辅助状态，随后在循环过渡时吸收该部分成像。保持在初始状态的原子基本上不受影响。我们展示了该技术，讨论其适用性，并比较其性能作为一个最小的破坏性技术的相衬成像。
2012-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-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
Spatial calibration of high-density absorption imaging
针对高密度超冷原子云吸收成像忽略多体散射的问题，提出基于径向平均图像的空间校准方法，可修正原子数与温度测量偏差。
2024-02-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Single-exposure absorption imaging of ultracold atoms using deep learning
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
吸收成像是超冷原子实验中最常用的探测技术。标准程序涉及在连续曝光中获得的两个帧的划分，一个具有原子吸收信号，一个没有。一个众所周知的问题是，由于两次曝光中成像光之间的微小差异，最终图像中存在残余结构化噪声。在这里，我们解决了这个问题，通过执行吸收成像，只有一个单一的曝光，而不是第二次曝光的参考系是由一个无监督的图像完成自动编码器神经网络生成。该网络在没有吸收信号的图像上进行训练，使得它可以仅基于围绕信号的区域中的信息来推断覆盖原子信号的噪声。我们证明了我们的方法与量子简并费米气体捕获的数据。所得图像中的平均残余噪声低于标准双摄技术的平均残余噪声。该方法简化了实验序列，降低了硬件要求，提高了物理观测量提取的精度。经过训练的网络及其生成脚本可作为开源存储库（http：//absDL.github.io/）提供。
2020-04-08 cond-mat.quant-gas cs.LG eess.IV
Rydberg atom formation in strongly correlated ultracold plasmas
在极低温度下的等离子体中，中性原子的形成主要是碰撞三体复合，这是因为相应的复合速率与电子温度T之间存在很强的~ T^（-9/2）标度。虽然这一定律在高温下得到了很好的确立，但当T -> 0时的非物理发散清楚地表明在低温状态下的崩溃。在这里，我们提出了一个组合的分子动力学-蒙特卡罗研究的电子-离子复合在很宽的温度和密度范围。我们的研究结果再现了已知的行为的复合率在高温下，但揭示了显着的偏差随着温度的降低。我们讨论的命运的动力学瓶颈和解决的发散问题，等离子体进入超冷，强耦合域。
2011-09-29 physics.atom-ph physics.plasm-ph
A Kapitza Pendulum for Ultracold Atoms
本文实验实现了超冷原子的 Kapitza 摆，利用时间周期性高斯势在时间平均势能为零的区域形成有效势阱，实验结果与系统高频展开吻合，为研究中性原子 Floquet 系统开辟了新途径。
2023-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Strongly Coupled Plasmas via Rydberg-Blockade of Cold Atoms
我们提出并分析了一个新的方案，以产生超冷中性等离子体在强耦合制度深。该方法利用激发到高位里德堡态的冷原子之间的相互作用阻断，因此不需要对当前超冷等离子体实验进行实质性扩展。大量的模拟揭示了库仑耦合参数的普遍行为，提供了强关联的里德伯气体和超冷等离子体物理之间的直接联系。该方法被证明可以降低目前可访问的温度超过一个数量级，这开辟了一个新的制度，超冷等离子体研究和冷离子束应用与现成的实验技术。
2013-02-25 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
Comment on "Observation of Collective Modes of Ultracold Plasmas"
我们讨论了弗莱彻，张，罗尔斯顿[PRL，96，105003（2006）]，谁揭示了一些次谐波的电子发射下的超冷等离子体的自由膨胀云的外部照射下的实验的理论解释。这些次谐波作为等离子体振荡的驻波（所谓的Tonks-Dattner共振）的原始解释遇到了一些问题，如缺乏足够的边界条件和不正确的依赖于等离子体温度和中性程度。本评论的目的是提到，一个更有希望的解释可能是基于在等离子体云膨胀和冷却过程中形成的次级里德伯原子的电离效率的峰值。Maeda和Gallagher的独立实验充分支持了最后提到的峰的存在[PRL，93，193002（2004）]。
2009-06-28 physics.atom-ph physics.plasm-ph
The limit of strong ion coupling due to electron shielding
我们表明，在超冷中性等离子体中的离子之间的强耦合是有限的电子屏蔽。当电子屏蔽降低准平衡离子温度时，它也降低了离子-离子电势能。最终结果是，在准平衡状态下，最近邻势能与动能之比是恒定的，并且被限制在大约2，除非电子被某些外部源加热。我们支持这些结论，报告新的测量超冷中性钙等离子体中的离子速度分布。这些结果匹配以前报道的模拟汤川系统。理论上的考虑是用来确定屏蔽的最近邻势能在等离子体。
2012-12-20 physics.atom-ph physics.plasm-ph
A single ion as a three-body reaction center in an ultracold atomic gas
本文报道了单个囚禁Rb^+离子与两个中性Rb原子在超冷原子云中的三体复合。我们观察到相应的速率系数K_3与碰撞能量有关，比三个中性Rb原子碰撞时的速率系数K_3大1000倍。在三体复合过程中，释放出高达0.1eV的能量，导致离子从原子云中射出。通过与冷原子的弹性二元碰撞，它被同情地重新冷却回云中。此外，我们还发现三体反应的最终离子产物还是一个原子Rb^+离子，这表明该离子可能只是作为催化剂，在形成深束缚的Rb 2分子时起作用。
2012-06-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ultrafast Electron Cooling in an Expanding Ultracold Plasma
等离子体动力学关键取决于密度和温度，因此，良好控制的实验实现是理论模型的基本基准。超冷等离子体的形成可以通过由单个飞秒激光脉冲电离微米尺寸体积的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的可调数量的原子来触发。大的密度结合极低的温度的BEC产生一个最初的强耦合等离子体在迄今为止未探索的制度桥接超冷中性等离子体和电离的纳米团簇。在这里，我们报告的超快冷却的电子，被困在轨道轨迹上的远程库仑势的密集的离子核心，冷却速率为400 K/ps。此外，我们的实验设置授予直接访问的电子温度，从5250 K松弛到低于10 K在不到500 ns。
2021-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.plasm-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
Illustration of Babinet's principle with ultracold atoms
我们通过吸收密集的超冷原子云中的高强度光来证明巴比涅原理。衍射光的图像与原子的空间分布直接相关。采用巴比涅原理作为成像技术的优点是易于实现，并且检测到的信号大。我们讨论了这种技术的适用性以及它的局限性的制度。
2013-10-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Effective renormalized multi-body interactions of harmonically confined ultracold neutral bosons
本文计算了N个中性超冷玻色子在各向同性简谐势阱的基态中的重整化有效2-、3-和4-体相互作用，假定2-体相互作用是用零程赝势和能量相关赝势的组合来模拟的.我们的工作在零碰撞能量，这是必要的，以获得两个领先的有效的4体相互作用，并始终包括有限范围的现实2体相互作用的修正定义的散射长度为三阶。计算得到的主导级有效三体和四体相互作用能分别为U3 = -（0.85576.（a/l）^2 + 2.7921（1）（a/l）^3 + O[（a/l）^4]和U4 = +（2.43317.）（a/l）^3 + O[（a/l）^4]，其中w和l分别是谐振子的频率和长度，能量的单位是毫巴 *w。U3中三阶系数的一个标准差误差0.0001是由于估计缓慢收敛和的数值不确定性;其他两个系数是解析或数值精确的。有效的三体和四体相互作用在强关联的紧束缚系统中起着重要的作用。我们还进行了有限程玻色子-玻色子势的数值模拟，并与零程预测进行了比较，结果表明，对于现实的三阶处理，必须考虑有限程效应。特别是，我们表明，依赖于能量的赝势准确地捕获，通过三阶，有限范围的物理，并结合多体有效相互作用给出了良好的协议与数值模拟，验证我们的理论分析和预测。
2012-06-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum theory of ultracold atom-ion collisions
我们研究了超冷区的原子-离子散射。为了这个目的，一个分析模型的基础上的多通道量子亏损形式主义的发展和密切耦合的数值计算相比。我们研究的发生磁费什巴赫共振集中在特定的40 Ca + - Na系统。在实验上可达到的磁场中存在几种共振，应该可以精确地调节原子-离子相互作用。电荷交换过程的完全量子力学研究表明，即使存在共振效应，电荷交换速率也应该保持很小。我们的大部分结果都是与系统无关的，对于电荷中性超冷系统的实现具有重要意义。
2008-12-19 physics.atom-ph
Design, Fabrication and Characterization of nanoplasmonic lattice for trapping of ultracold atoms
芯片上的超冷原子阱增强了原子阱在量子信息处理、传感和计量中的实际应用。等离激元近场光学势是一种很有希望的原子囚禁方法。等离子体纳米结构和超冷原子的组合具有创建中性原子的二维阵列的潜力，其晶格间距小于由干涉光场创建的晶格--光晶格。我们报道了利用等离子体纳米结构设计、制作和表征中性原子的近场光阱纳米阵列。阵列的构建块是在ITO涂覆的玻璃基板的表面上制造的金属纳米盘。采用时域有限差分法数值模拟了纳米盘周围的电磁场分布，计算了$^{87}$ Rb原子的强度、光学势和偶极力。从制造的纳米结构产生的光学近场的实验特征在于通过使用近场扫描光学显微镜。我们发现当蓝失谐光场用于激发纳米结构时，光学势和偶极力具有捕获冷原子所需的所有特性。该阱可用于有效捕获和操纵孤立原子，也可用于产生具有亚光波长晶格间距的中性原子晶格。针尖对亚波长结构的影响会影响近场测量。我们提出了一种反褶积方法，从测量数据中提取实际的近场轮廓。
2018-10-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Symmetric $C_Z$ gate for ultracold neutral atoms based on counterdiabatic driving at Rydberg excitation
Rzhanov Institute of Semiconductor Physics SB RAS（拉扎诺夫半导体物理研究所西伯利亚分院）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）；Institute of Laser Physics SB RAS（激光物理研究所西伯利亚分院）；Division of Precision Measurement Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉物理与数学研究所精密测量物理研究室）
本文提出一种基于对称双序列亚阿哈洛夫脉冲的中性原子Rydberg阻塞C_Z门方案，通过反常驱动减少量子门操作时间，实现高保真度纠缠门。
2026-10-02 physics.atom-ph quant-ph
Minimization of ion micromotion using ultracold atomic probes
我们报告了一种新的灵敏的方法，以尽量减少多余的微动的离子在保罗陷阱。离子被放置在超冷的中性Rb原子云中，其中离子微动引起原子损失和加热。通过施加静电偏置场使微动最小化，从而使损耗和发热最小化。我们实现了与迄今为止最好的补偿方法一样高的补偿精度。与这些方法相比，我们的方案是适用的，即使是离子，不能进行光学探测。此外，我们的方法避免了临时补丁电荷的形成，这是微动最小化的长期稳定性的主要问题。
2013-02-25 physics.atom-ph quant-ph
Ultracold chemical reactions of a single Rydberg atom in a dense gas
在超冷温度（$T < 1\,μ\text{K}$）下的稠密环境（$ρ\approx 10^{14}\,$ atoms/cm $^3$）中，被激发到里德伯态的单个原子充当周围中性原子的反应中心。在这些温度下，几乎所有在里德伯轨道内的中性原子都被束缚在里德伯核上，并与里德伯原子相互作用。我们研究了$nS$ $^{87}$ Rb Rydberg态的反应速率和产物，主要观察到Rydberg电子到高轨道角动量$l$的状态变化，释放的能量转化为里德伯原子的动能.出乎意料的是，测量结果表明，在$n\approx 100$的非弹性碰撞时间的阈值行为，导致增加的里德伯态的寿命独立的密度调查。即使在非常高的密度（$ρ\approx4.8\times 10^{14}\,\text{cm}^{-3}$）下，与$n=90$下的$1\,μ\text{s}$相比，在$n > 140$下的里德伯原子的寿命超过$10\,μ\text{s}$。此外，第二个观察到的反应机制，即Rb $_2^+$分子的形成，进行了研究。对于$n=40$，两种反应产物的可能性相等，但对于$n\ge90$，产生的Rb $_2^+$的分数降至低于10 $\,$ %。
2016-09-12 physics.atom-ph
Trapping molecular ions formed via photo-associative ionization of ultracold atoms
在混合$^{40}$ Ca磁光和离子阱系统中观察到了$^{40}$ Ca $_2^+$分子离子的形成。分子离子形成过程被确定为超冷$^{40}$ Ca原子的双光子光缔合电离过程。发现二体双光子速率常数的下限为$\barβ \geq 2 \pm 1 \times 10^{-15}$ cm $^{3}$ Hz。计算中性Ca $_2$和离子Ca $_2^+$分子的$\textit{Ab initio}$分子势曲线，并用于识别光缔合电离途径的模型中。由于这种技术不需要单独的光缔合激光器，它可以作为一种简单，强大的方法用于生产超冷，状态选择的分子离子。
2011-04-15 physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold chemistry: a few-body perspective on impurity physics of a single ion in an ultracold bath
杂质物理是凝聚态物理中的一个传统课题，目前正在超冷气体领域进行探索。在不同类别的杂质中，我们专注于超冷浴中的带电杂质。当单个离子与超冷气体接触时，它会经历不同的反应过程，这些反应过程可以从冷化学方法中理解。在这项工作中，我们提出了一个超冷原子或分子浴中的单个离子的动力学方法的前景，补充通常的多体方法的特点杂质物理学内的凝聚态物理。特别是，我们专注于带电杂质在不同浴的演变，包括外部随时间变化的捕获电位，我们探讨了外部激光源存在于离子中性混合陷阱到杂质的寿命的影响。
2020-11-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Effect of dipole interactions on the properties of an expanding ultracold plasma: A study using quantum mechanical scattering theory
School of Physics, University of Hyderabad（海得拉巴大学物理学院）
本文通过量子力学散射理论研究偶极相互作用对超冷等离子体膨胀的影响，揭示了Rydberg原子电离及三体复合等现象对等离子体行为的作用。
2026-03-08 physics.atom-ph
