Индивидуальная магнитооптическая ловушка позволяет охлаждать атомы индия почти до абсолютного нуля
Группа исследователей из Национального университета Сингапура разработала индивидуальную магнитооптическую ловушку (МОЛ) для охлаждения атомов индия почти до абсолютного нуля. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review A, группа описывает настройку своей МОЛ и ее производительность при охлаждении миллионов атомов индия.
Оптимизация атомного числа МОЛ. Варьировались отстройка МОЛ Δ, интенсивность лазера МОЛ (выраженная на рисунке параметром насыщения s 0 =I/MI sat ) и градиент магнитного поля ∂B/∂z в центре ловушки, спроецированный вдоль оси z. Измерение проводится путем фиксирования расстройки и последующего изменения s 0 и ∂B/∂z до тех пор, пока число атомов не станет максимальным. Каждая полоса представляет лучший номер атома, наблюдаемый для данной расстройки. Флуктуации числа захваченных атомов оцениваются по стандартному отклонению нескольких измерений числа атомов для одних и тех же параметров МОЛ. Предоставлено : Physical Review A (2022). DOI: 10.1103/PhysRevA.105.L061101
За последние несколько лет ученые обнаружили, что охлаждение некоторых атомарных газов придает атомам уникальные, а иногда и полезные свойства. Используя эту технику, исследователи создали, например, квантовые датчики и атомные часы. Чтобы охладить атомарные газы, ученые используют МОЛ для охлаждения газовых облаков, применяя пространственно изменяющееся магнитное поле, а затем запуская лазер, чтобы вытолкнуть атомы из их основного состояния. К сожалению, было обнаружено, что этот метод работает только с небольшим числом атомных групп в периодической таблице. На сегодняшний день он работал только на щелочноземельных и щелочных металлах, а это означает, что большинство атомов, перечисленных в таблице, не испытывали при экстремально низких температурах.
В этой новой попытке вместо перехода в основное состояние исследователи использовали переход из более долгоживущего метастабильного состояния в своей МОЛ. Это потребовало модификации его для работы только с атомами индия.
Как только реконфигурация была завершена, исследователи создали облако, состоящее из более чем 500 миллионов атомов индия-115 в их МОЛ. Они обнаружили, что их модификации позволяют охлаждать атомы примерно до 1 мК за 12,3 секунды, что примерно равно времени, в течение которого МОЛ использовались для охлаждения других атомов. Они предполагают, что МОЛ в целом могут быть изменены для охлаждения и других типов атомов.
Исследователи отмечают, что они еще не использовали свой модифицированный МОЛ для проведения экспериментов с охлажденными облаками, таких как выполнение квантовых измерений, но они не видят причин, по которым это было бы невозможно. Они пришли к выводу, что их техника может быть использована другими исследователями для открытия новых направлений исследования атомов в других частях периодической таблицы.
