利用高分辨率光缔合光谱学研究超冷铯分子的长程态-山西大学激光.PDF

中国科学 G 辑:物理学 力学 天文学 2007 年 第 37 卷 第 6 期: 767~776 SCIENCE IN CHINA PRESS 利用高分辨率光缔合光谱学研究 超冷铯分子的长程态 * 汪丽蓉 马 杰 冀炜邦 王贵平 肖连团 贾锁堂 (量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学物理电子工程学院, 太原 030006) 摘要 报道了利用高分辨光谱学对铯原子光缔合的实验研究, 用相对于铯分子 6S + 6P 离解限最大红失谐为40 cm− 1 的光缔合激光作用于磁光阱中超冷铯原 1/ 2 3/ 2 子, 观察到通过光缔合产生的激发态超冷分子. 应用lock-in 技术探测磁光阱超冷 铯原子的荧光, 提高了光谱的信号-噪声比. 实验得到的光缔合光谱分别属于相对 于6S + 6P 离解限的0− , 1 和0+ 3 个长程态. 通过LeRoy-Bernstein 定律标定 1/ 2 3/ 2 g g u 出谱线中各个长程态相应的振动量子数, 并计算出长程相互作用主导项的有效系 数. 同时在光缔合过程观察到了转动量子数J 很高的分子转动结构, 这主要是由 于在俘获光存在下光缔合过程中有高次分波介入的原因. 关键词 超冷分子 光缔合 高分辨率光谱 在过去十年里, 光缔合已经成为动态冷原子和分子领域里一项简单, 但却特别有效的研 究工具 [1~10], 光缔合过程是 A + B + ν → AB* [11], 在此过程中, 两个相互碰撞的原子可以吸收 一个频率为v 的光子而生成一个束缚的、处于电子激发态的分子AB *. 超冷原子的光缔合光谱首 先由Thorsheim 等人提出 [1]. 现在已在很多系统中实现, 例如碱金属中 [3~7], 碱土金属中 [8], 甚 至在氦 [9]和氢中 [10]. 这种光缔合方法在目前的很多研究中具有很重要的作用: 通过光缔合光 谱可以研究长程相互任用, 计算出长程相互作用常数C3 并精确测量原子的辐射寿命[12]; 确定S 分波散射长度 [5], 而此物理量是实现Bose-Einstein凝聚的一个重要参数 [13]; 此外, 超冷原子的 [14] 光缔合还可以制备冷分子 . 在 1998 年, Pillet等人对超冷铯原子在 6S + 6P 离解限下的光缔合进行了研究, 他们用 1/ 2 3/ 2 脉冲激光将超冷铯分子电离, 首次得到了高分辨率的离子谱 [7]. 然而, 这种离子光谱学不能够 用内在的光缔合概率来直接解释观察到的谱线强度. 后来, Stwalley小组用俘获损耗探测技术 收稿日期: 2006-11-02; 接受日期: 2007-03-08 国家重点基础研究发展计划(编号: 2006CB921603)、国家自然科学基金(批准号:、国家重大基础研究前 期研究专项(编号: 2005CCA06300)和山西省青年基金(编号:资助项目 * E-mail: wlr@; xlt@ 768 中国科学 G 辑 物理学 力学 天文学 第 37 卷 研究了超冷铯原子在 6S + 6P 离解限以下的光缔合, 其光缔合激光频率最大红失谐达到 51