激光催化自旋为1的旋量BEC的磁畴形成研究

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从玻色-爱因斯坦凝聚理论的提出,到19世纪末在实验中成功的形成BEC,有关玻色-爱因斯坦凝聚的各种研究始终都是当前物理学界中最吸引人的研究领域之一。由于在实现BEC过程中产生和发展了多种较为先进的实验技术,特别是利用激光来捕获与冷却原子的方法,改变了一直以来的实验研究的重点。并且随着人们对原子结构和激光技术认识的不断加强,又产生了利用激光来使原子形成分子的光缔合技术。BEC的形成促进了对原子内部结构更多地了解,开辟了超化学的研究领域。从而改变了单纯依靠化学反应过程无法制备出某些分子的情况,增加了可形成的分子的种类,为分子的制备和研究打开了更为广阔的天地。同时随着旋量BEC的制备,人们开始能够对BEC内部的铁磁性质进行研究。自旋磁矩和分子反应动力学的进一步发展,为研究BEC内部的磁畴结构提供了处理的工具。目前,有不少研究在这个领域已经取得了巨大的飞跃,如自旋混合动力学、旋光效应、磁畴结构等等。目前除了被应用在超化学领域,光缔合技术也更多地被应用于旋量BEC方向,使旋量BEC的各种独特现象都展现出来。本文详述了BEC形成实验的主要实验设备、理论原因以及具体的实验方法步骤,介绍了BEC形成的过程,随后从理论上说明利用光缔合方法控制自旋为1的87RbBEC可以改变BEC内部一部分原子的自旋磁矩,从而证明在BEC内部通过光场控制形成磁畴的可行性,实现了具有内部自由度的旋玻色-爱因斯坦凝聚。文中提出了一个模型,将自旋为1的旋量BEC放置在PA光场中,即利用光缔合(PA)相互作用来表征MF=±1旋量BEC的对称性破缺。研究中我们发现,系统磁畴形成的动力学过程可以被PA光场很好地控制。由于PA光场可以增强或抑制原子自选磁矩的空间分离状态,它可以提供一种更方便灵活的工具来调节磁畴结构,并且在激光催化旋量凝聚体的领域开辟一个新的研究方向,架设了连接原子、分子和光学、物质波、多体物理学、乃至量子信息科学等学科的桥梁。
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