基于~6Li超冷费米气体实验中Feshbach共振实验系统的研究

论文摘要

自从1995年第五种物质形态—玻色-爱因斯坦凝聚在实验室诞生以来,超冷原子体系的研究呈现出前所未有的发展。特别是近年来,超冷费米气体在实验和理论上引起了人们浓厚的研究兴趣。在冷原子实验中,使用激光冷却技术可以有效地减速原子束,从而在MOT中实现原子的囚禁,而Feshbach共振技术可以精确调控原子间的相互作用,这些技术在实现原子费米气体的量子简并和分子的玻色-爱因斯坦凝聚等方面具有广泛的应用。本论文主要包括两方面的工作。首先,对锂原子超冷费米气体实验中需要应用的磁场,例如MOT磁场、Feshbach共振磁场、塞曼减速器磁场进行了基础设计和实验优化。通过优化设计的MOT线圈和塞曼减速器,可以有效地对原子束进行减速和囚禁,显著提高了磁光阱囚禁原子团的能力,可以把MOT中囚禁的原子数量从×106提高到×108,并且测量和检验了MOT磁场和Feshbach磁场的磁场梯度,证明了实验设计和加工都能够满足我们的实验需求。其次,设计了一整套Feshbach共振磁场的控制系统,能实现0到520A,1200G的Feshbach磁场的毫秒级快速关断系统。利用该套系统,配合塞曼减速、磁光阱冷却和偶极阱陷俘等冷却方法,可以实现锂-6原子的超冷费米气体的制备。本文工作为实现锂-6原子费米气体的量子简并以及后续研究BEC-BCS渡越和两体关联效应等物理问题打下了扎实的实验基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 超冷原子气体研究的意义和目的
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文研究内容
• 6Li原子的冷却与囚禁'>第2章⁶Li原子的冷却与囚禁
•   2.1 Li原子的性质
•   2.2 原子的冷却与囚禁
•   2.3 真空的获得
•   2.4 本章小结
• 第3章 实验中MOT磁场设计与控制的实现
•   3.1 塞曼减速器的原理与设计
•   3.2 MOT线圈的设计、测量和控制
•     3.2.1 MOT线圈的设计及MOT磁场梯度的测量
•     3.2.2 MOT线圈的控制
•     3.2.3 MOT线圈长时间通电平衡温度的测试
•     3.2.4 磁场补偿
•   3.3 控制MOT囚禁原子团
•     3.3.1 MOT线圈的设计及MOT磁场梯度的测量
•     3.3.2 C-MOT过程
•   3.4 保护电路的设计
•   3.5 本章小结
• 第4章 Feshbach磁场的设计和控制
•   4.1 Feshbach磁场的设计和磁场梯度的测量
•     4.1.1 Feshbach磁场的磁场梯度的测量
•     4.1.2 Feshbach磁场的电流源选择和基本控制
•   4.2 通过MOSFET控制Feshbach磁场的电流上升
•   4.3 Feshbach磁场的快速关断
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈勇

导师: 文灵华,江开军

关键词: 超冷费米气体,囚禁,共振,磁场控制

来源: 燕山大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 燕山大学

分类号: O469

DOI: 10.27440/d.cnki.gysdu.2019.001859

总页数: 53

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