《利用磁場矢量探測超冷費米氣體中的p波相互作用》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由江開軍擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：利用磁場矢量探測超冷費米氣體中的p波相互作用
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：江開軍
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超冷原子氣體可以用來研究單一分波的相互作用，以精確地研究量子氣體中的少體和多體問題。在各向同性的s波相互作用中已經觀察到超流相變等重要的量子現象，而p波相互作用的各向異性使其擁有新奇而豐富的量子現象，所以需要發展新的實驗方法來探測p波相互作用。通常，大家只利用磁場大小來操控原子相互作用，而在此項目中，我們將基於單自旋的超冷費米氣體，利用磁場矢量來精確探測低維費米氣體中的p波相互作用。在費米氣體鉀40的p波Feshbach共振附近，我們利用光晶格來控制原子運動的方向；利用磁場方向來控制原子磁偶極矩的取向；通過控制原子運動方向和磁場方向的夾角來研究p波散射的性質，並將實驗結果和理論計算進行定量的比較。利用磁場矢量來調節原子相互作用是我們提出的一種新的操控原子的方法，通過此項目的實施，可以精確地探測p波相互作用各向異性的特性，為進一步研究各向異性相互作用中的新奇量子現象打下基礎。
結題摘要
氣體原子間的相互作用是多階分波相互作用的總和，因而定量地研究這個過程非常困難。超冷原子氣體溫度低，相互作用可以分解為s 波和p 波等低階分波相互作用，並且利用費米氣體的量子統計特性，可以研究單一分波間的相互作用。在各向同性的s波相互作用中已經觀察到玻色愛因斯坦凝聚(BEC)和庫珀對超流(BCS)等一系列重要的量子現象，而p 波相互作用的各向異性使其擁有新奇而豐富的量子現象，所以精確地探測和操控這種相互作用具有重大的研究前景。但是p波相互作用很微弱，實驗探測很困難。在此項目中我們利用磁場矢量來操控p波相互作用，驗證p波相互作用的各向異性。通過此項目的實施，獲得的主要工作成果如下：（1）通過冷原子團在兩個真空腔中的轉移、壓縮磁光阱、磁場壓縮、磁場和光塞混合阱中的蒸發冷卻、以及光阱中的蒸發冷卻過程，實現了銣原子的玻色-愛因斯坦凝聚現象（BEC），原子團溫度為100nk，凝聚體原子數目為2.5*10^5，並且將玻色-費米混合氣體（銣和鉀原子）的溫度降到1uK左右，為研究超冷原子的量子特性建立了實驗平台；（2）提出了利用磁場矢量操控冷原子p波相互作用的新方法，說明p波散射具有各向異性的性質，此工作在Physical Review Letters發表後，獲得了加拿大多倫多大學Thywissen教授等國際冷原子物理專家的多次引用和正面評價；（3）利用多頻率邊帶冷卻的方法冷卻捕獲原子，與單頻冷卻相比冷原子數目提高了4倍，解決了多頻冷卻提高冷原子數目的關鍵技術。發表文章5篇，包括1篇Physical Review Letters、3篇Physical Review A和1篇Chinese Physics Letters。培養博士研究生3名，碩士研究生4名。
