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20年前,人们通过物理实验方法获得了冷原子,今天冷和超冷原子成为了多学科交叉的物理实验室,超低温物理、超低密度凝聚态物理、超低能碰撞物理、非线性与量子原子光学、量子信息处理、精密谱与量子频率标准等研究汇聚于此。
基态中性原子的碰撞对凝聚体的形成及决定BEC特性方面起到关键的作用。达到凝聚临界密度和温度的关键一步是依赖“蒸发冷却”技术,通过蒸发冷却使热的原子从囚禁势阱中逸出而留下来的原子重新热化从而达到更低的温度。弹性碰撞是实施蒸发冷却技术所必须的;相当成功地描述凝聚体性质的平均场理论依赖于s-波散射长度的符号和大小。当碰撞能量非常低时,两个中性原子间的弹性碰撞特性由s-波散射长度α和有效力程r<,e>决定。s-波散射长度的符号决定着凝聚体的稳定性。对玻色原子,如果α>0则形成的凝聚体是稳定的,否则如果α<0是不稳定的,凝聚体中仅含有有限个数目的原子。散射特性极其敏感的依赖于精确的碰撞原子间的相互作用势。
近年来,研究冷和超冷原子碰撞已经由同核原子扩展到了异核原子领域。针对<133>Cs和<85>R6原子的碰撞,本文构建了两种异核原子间相互作用势,这两种势有相同的相位角Ф。另外,通过对<39>K原子间相互作用势实验和理论上的研究,本文构建了目前为止最精确的相互作用势能曲线,并且运用一个计算冷原子散射特性的程序,该程序可以计算散射长度,有效力程,散射振幅,弹性散射截面,波函数等散射特性。基于该程序和构建的势能曲线,本文对<133>Cs和<85>R6原子和两<39>K原子间的冷和超冷碰撞特性进行了详细的研究,并得到了非常满意的结果。