Method for traveling-wave deceleration of buffer-gas beams of CH
低温缓冲气体束是产生冷分子自由基亮源的一种很有前途的方法。为了使用这些光束在控制碰撞能量的反应研究中，或在捕获实验中，需要一种方法来控制光束的前进速度。斯塔克减速器可以是控制超音速射流产生的分子平均速度的有效工具，但由于脉冲长度较长，缓冲气体束的有效减速提出了新的挑战。行波减速器由于其在减速期间将分子限制在三维中的能力以及电极的模拟控制所提供的多功能性而独特地适合于满足这些挑战。我们在低温缓冲气室中产生了基态CH（$X^2Π$）自由基，并有可能产生$10^{11}$ mol/L的冷分子束。脉搏了我们提出了一个通用的协议斯塔克减速的光束与大的位置和速度传播使用的行波减速器。我们的方法涉及约束分子横向与六极的优化距离之前减速。这使分子包的相空间分布旋转，使得包与减速器的时变相空间接受度相匹配。我们证明了与模拟，这种方法可以减速的一个行波减速器的连续井中的分子的显着比例，以产生冷和受控分子实验的能量调谐光束。
2013-12-03 physics.atom-ph physics.chem-ph
Deceleration and trapping of SrF molecules
我们报告中性SrF分子的静电捕获。分子从低温缓冲气体束源捕获到4.5米长的行波斯塔克减速器的移动陷阱。随着移动陷阱的速度从190 m/s逐渐减小到零，处于$X^2Σ^+(v=0, N=1)$状态的SrF分子被带到静止。分子在减速器的多个电阱中保持长达50 ms。捕获的包具有1 mm $^{3}$的体积（FWHM）和5（1）m/s的速度扩展，其对应于$60(20)$ mK的温度。我们的研究结果表明，3倍的增加，分子质量已斯塔克减速和捕获。重分子（质量为$>$ 100 amu）对探测物理学提供了超出标准模型的高度增加的灵敏度。这项工作大大扩展了中性分子的种类，可以创建慢光束用于碰撞研究，精密测量和捕获实验。
2021-03-14 physics.atom-ph
Electrostatic trapping of metastable NH molecules
我们报道了$^{14}$ NH（$a ^1Δ$）自由基的斯塔克减速和静电捕获。在阱中，分子在自旋禁戒$A ^3Π\leftarrow a ^1Δ$跃迁时被激发，并通过其随后到$X ^3Σ^-$基态的荧光被检测到。1/e俘获时间为1.4 $\pm$ 0.1 s，由此推导出$a ^1Δ, v=0,J=2$态辐射寿命的下限为2.7 s。测量了捕获场中分子的光谱分布，以探测它们的空间分布。亚稳态NH的静电捕获，随后被捕获的分子的电子基态的光泵是这些自由基在磁阱中积累的重要步骤。
2008-01-07 physics.atom-ph physics.chem-ph
Electrostatic guiding of the methylidyne radical at cryogenic temperatures
我们研制了双原子分子自由基CH（次甲基）的低温缓冲气体冷却束流。这种分子对研究冷化学反应和基础物理测量很有意义。它的轻质量和基态结构使其成为静电引导和斯塔克减速的有希望的候选者，这允许控制其动能。这种控制可以促进具有可调碰撞能量的反应的研究和用于精确光谱研究的捕获。在这里，我们已经证明了CH的静电引导，其通量高达$10^9$分子/球面度/脉冲
2020-04-23 physics.atom-ph physics.chem-ph
Trapping of molecular Oxygen together with Lithium atoms
我们演示了冷原子和分子混合物的同时减速和捕获。这是研究低温冷原子与分子碰撞以及交感冷却应用的第一步。原子和分子都在超音速膨胀中冷却，并被加载到移动的磁阱中，通过塞曼相互作用使它们从375 m/s的初始速度静止下来。我们使用一束种子与分子氧，并夹带它与锂原子的激光烧蚀之前减速。减速以将混合物加载到由两个永磁体产生的静态四极阱中而结束。我们估计$10^9$捕获的O $_2$分子和$10^5$ Li原子的背景压力限制的寿命为1秒的顺序。随着锂夹带的进一步改进，我们预计分子的交感冷却是可以实现的。
2016-11-01 physics.atom-ph
Zeeman-Sisyphus Deceleration of Molecular Beams
我们提出了一个强大的，连续的分子减速器，采用高磁场和几个光泵浦步骤。CaOH分子被减慢，在足以加载磁阱和磁光阱的范围内以低速积累。在减速过程中，分子仅散射7个光子，去除约8 K的能量。由于大的能量可以通过少量的自发辐射衰变去除，这种方法可以应用于几乎任何顺磁性原子或分子物种，从而为捕获复杂分子开辟了一条通用的途径。
2022-01-04 physics.atom-ph physics.chem-ph
Optimizing the Stark-decelerator beamline for the trapping of cold molecules using evolutionary strategies
我们证明了反馈控制优化的斯塔克减速和捕获的中性极性分子，使用进化策略。在斯塔克减速器光束线脉冲电场用于减速OH自由基，并随后将它们存储在静电阱中。减速和捕获过程的效率由所施加的电场脉冲的精确定时确定。这些定时的自动优化产生被捕获的OH自由基的数量的40%的增加。
2006-09-07 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Efficient Stark deceleration of cold polar molecules
斯塔克减速已被用于减缓和捕获几种中性，基态极性分子产生的超音速光束扩展。由于电极阵列的有限物理尺寸和可应用的电场的实际限制，只有特定速度和位置范围内的分子才能被有效地减慢和捕获。这些限制导致在一个有限的相空间接受的减速器在横向和平行于分子束轴的方向，因此，需要仔细建模的理解和实现有效的斯塔克减速器操作。我们目前的工作慢的羟基自由基（OH）阐明物理控制的演变的分子相空间包的实验结果和模型计算。从这些结果中，我们推导出必要的斯塔克减速器的有效操作的实验条件。
2004-07-02 physics.atom-ph
Electrostatic trapping of N$_2$ molecules in high Rydberg states
本研究通过共振增强双色三光子激发将超声束中N$_2$分子激发至高里德伯态，利用其超过5000 D的电偶极矩实现静电减速与三维捕获，捕获时间达10 ms，衰减由自发辐射主导。
2024-03-18 physics.atom-ph physics.chem-ph
Magneto-electrostatic trapping of ground state OH molecules
我们报道了在密度为$\sim3\times10^{3}$ cm $^{-3}$和温度为$\sim$ 30 mK的中性、基态羟基自由基（OH）的磁约束。一个可调节的电场的大小足以抑制OH是叠加在陷阱中的四极或均匀场的几何形状。OH被限制在一个整体的潜力，建立通过分子状态混合诱导的组合电场和磁场作用于分子的电偶极子和磁偶极矩，分别。构造了一个包含斯塔克项和塞曼项的有效分子哈密顿量来描述阱内的单分子动力学。使用该哈密顿量的蒙特卡罗模拟精确地模拟了在各种陷阱配置中观察到的陷阱动力学。将冷极性分子限制在磁阱中，留下大的、可调节的电场进行控制，是研究低能偶极-偶极碰撞的重要一步。
2007-02-17 physics.atom-ph physics.chem-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
Low-energy collisions between carbon atoms and oxygen molecules in a magnetic trap
在静电、磁和光阱中捕获原子和分子，使得能够在许多秒的时间尺度上研究原子和分子的相互作用，从而可以观察超冷碰撞和反应。在这里，我们报告的第一个磁减速和捕获中性碳原子在一个静态磁阱。当在超导阱中共同捕获碳原子与氧分子时，碳信号以非指数方式衰减，与原子-分子碰撞导致的损失一致。我们的发现为研究不能被激光冷却的物质的弹性和非弹性碰撞铺平了道路，特别是可能有助于观察低温下的反应，如C + O2 --> CO + O，这在星际化学中很重要。
2020-06-15 physics.atom-ph
Electrostatic trapping and in situ detection of Rydberg atoms above chip-based transmission lines
主量子数为$n=48$、电偶极矩为4600 D的里德堡-斯塔克态氦原子束，在实验室固定的参考系中，在传输线减速器的连续运动电阱中，从平均初始纵向速度2000 m/s减速到零速度。在这个过程中，应用了高达$-1.3\times10^{7}$ ~m/s的$^2$加速度，并且实现了每个原子的$ΔE_{\mathrm{kin}}=1.3\times10^{-20}$ ~J（$ΔE_{\mathrm{kin}}/e = 83$ ~meV）的动能变化。引导和减速的原子，和那些被限制在静止的静电陷阱，被检测到原位脉冲电场电离。减速器内的粒子轨迹的数值计算的结果已被用来验证所观察到的减速效率，并在实验数据的解释援助。
2016-03-17 physics.atom-ph
A Moving-Trap Zeeman Decelerator
提出了一种用于分子束操纵和顺磁性原子分子磁捕获实验的移动阱塞曼减速器（MTZD）。0.49 m MTZD由一个2D磁四极杆导向器和减速线圈组成，它们共同产生一个3D磁阱阵列。该设计基于Trimeche等人的设计，并进行了重大修改。2D四极杆由任意时间长度的快速上升和下降的电流方波脉冲（高达700 A）驱动。可以使陷阱以约100至约1000的速度移动。370 m/s下降到零，这是通过驱动频率范围从零到ca的正弦电流通过减速线圈来完成的。9 kHz，峰值电流高达1000 A。陷阱速度与电流频率成正比。MTZD通过初始以与束相同的速度行进来操纵分子束的速度。利用恒定电流频率实现3D引导，并且利用电流频率的向下啁啾以对应于期望减速度的速率实现减速度。我们解释了MTZD的技术设计和工作原理，并详细介绍了驱动2D四极杆导向器和减速器线圈的定制电力电子设备。我们提出了广泛的蒙特卡洛轨迹模拟证明MTZD的属性，我们的结论是，减速应保持低于30000米/秒/秒，以保持良好的6D相空间接受。在原理验证实验中，减速线圈在100-200 A的范围内以降低的电流操作，我们演示了亚稳态氩原子束以373 m/s的3D引导和从342 m/s到304 m/s的25000 m/s/s的减速。减速对应于去除束的21%的动能。
2018-07-27 physics.atom-ph
Fluorescence-lifetime-limited trapping of Rydberg helium atoms on a chip
亚稳态（1 s）（2 s）的$^3{\rm S}_1$氦原子产生的超音速束被激发到里德伯-斯塔克态（$n$在$27-30$范围内）在低温环境中，随后减速，并捕获以上，表面电极减速器。在捕获实验中，里德伯原子在75~ $μ$ s和33~mm的距离内静止，并在$0-525$ ~ $μ$ s范围内保持静止时间$t_{\mathrm{trap}}$，然后再被脉冲场电离加速用于探测。使用自制的阀产生持续时间约为20 $μ$ s的短气体脉冲，使得能够减少气体脉冲的尾部部分中与原子碰撞所产生的损失。将减速器冷却到4.7 K进一步抑制了由黑体辐射和与从减速器表面脱附的原子碰撞引起的跃迁引起的损失。减速过程中原子损失的主要贡献（60%）归因于能量高于陷阱鞍点的原子从减速器移动陷阱中逃逸、自发发射以及与气体脉冲尾部中的原子碰撞，每一个仅造成约20%的原子损失。在4.7 K时，发现实验中捕获阶段的原子损失几乎完全由自发发射引起，并且发现陷阱寿命对应于里德伯-斯塔克态的自然寿命。提高温度到100 K增强了陷阱的损失由黑体辐射刺激的转变。
2019-04-16 physics.atom-ph
A new beamline for Resonant Excitation of Beams with Electromagnetic fields and Lasers (REBEL) and Stopping and Trapping of Radioactive Isotopes for Precision Experiments (STRIPE)
本研究介绍了集成于同一离线束流线的REBEL与STRIPE两套实验装置，分别用于快离子束高灵敏度光谱测量和离子囚禁精密光谱，共享稳定基础设施，初步性能良好，可支撑相关技术研发并适配未来放射性束设施。
2025-06-23 nucl-ex physics.app-ph physics.atom-ph
Multiparameter optimisation of a magneto-optical trap using deep learning
许多重要的物理过程都具有过于复杂的动力学，无法完全解析建模。这些过程的优化通常依赖于直觉、试错或经验模型的构建。基于人工神经网络的机器学习已经成为开发复杂系统经验模型的有效手段。我们实现了一个深度人工神经网络来优化磁光冷却和中性原子系综的捕获。冷原子系综在世界各地的实验室中已经变得司空见惯，然而，多体相互作用会产生复杂的动力学，从而无法对冷却和捕获过程进行精确的分析优化。通过机器学习识别的解决方案与目前使用的平滑变化的绝热解决方案完全不同。尽管如此，该解决方案大大优于产生更高光密度的最佳已知解决方案。这可能提供了一个途径，在冷原子系综的冷却和捕获过程的动力学的新的理解。
2018-05-02 physics.atom-ph quant-ph
Slowing heavy, ground-state molecules using an alternating gradient decelerator
利用一系列切换的静电场梯度可以使冷的超音速分子束减速。被去除的能量与分子的质量成正比。在这里，我们报告了YbF的减速，它比以前减速的任何分子重7倍。我们使用交替梯度结构来减速并将分子聚焦在它们的基态。我们表明，减速器表现出的轴向和横向的稳定性，使这些分子休息。我们的工作大大扩展了适用于这种强大的冷却和捕获方法的分子范围。
2003-12-19 physics.atom-ph
Loading Stark-decelerated molecules into electrostatic quadrupole traps
处于低场寻求量子态的中性极性分子束可以使用斯塔克减速器来减速，并且随后可以被加载并限制在静电四极阱中。阱装载过程的效率由在不损失分子和不加热的情况下将减速的分子包耦合到阱中的能力决定。我们讨论了固有的困难，以获得理想的陷阱加载，并描述和比较不同的陷阱加载策略。提出了一种新的“分裂端盖”四极阱设计，可以提高陷阱的加载效率。这是通过比较使用传统的和新的四极阱设计的OH自由基的捕获实验验证。
2009-11-03 physics.atom-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
A supersonic beam of cold lithium hydride molecules
我们已经开发了一个冷LiH分子的斯塔克减速和捕获实验的来源。锂金属从固体靶烧蚀到超音速膨胀的载气中。平动、转动和振动温度分别为0.9（0.1）K、5.9（0.5）K和468（17）K。虽然它们还没有与载气达到热平衡，但我们估计90%的LiH分子处于基态X^{1}<$^{+}（v=0，J=0）。在单个7 ns烧蚀脉冲的情况下，处于基态的分子的数量为每球面度4.5（1.8）*10^{7}个分子。第二个延迟的烧蚀脉冲在同一气体脉冲的不同部分产生另一个LiH光束，从而几乎使信号加倍。持续150微秒的长脉冲可以使光束强度增加15倍。
2006-12-16 physics.atom-ph
