冷分子的静电囚禁及其相关理论研究.pdf

论文摘要 冷分子可用于基本物理问题的研究、基本物理常数的精密测量，同时在高分 辨激光光谱学、冷化学反应和冷分子碰撞、分子物质波的干涉计量、量子计算和 量子信息处理等方面有着重要的应用，敌冷分子的产生及其应用研究得到了快速 的发展。本文首先简单介绍了中性分子的冷却、囚禁及其操控的基本原理，实验 结果及其必威体育精装版进展；然后对极性冷分子的静电囚禁新方案进行了理论研究，最后 就本文的工作迸行了总结，并对未来要做的工作作一下展望。 本文首先提出了利用单个环形电极(即圆环形导线)和两透明电极(即两无 限大透明平板)实现冷分子静电囚禁的新方案。如果给金属导线加上一个正高压， 左边透明电极的电压置零，右边透明电极接地，此时产生的电场分布是一个中心 电场为零的三维空间静电阱。由于一阶Stark效应，当弱场搜寻态的分子处于这 个静电阱中时，将会受到一个指向势阱中心的电场力作用，从而实现冷分子的静 电囚禁。我们利用有限元软件分析了这种方案所产生的电场强度分布(包括相应 的CO分子的Stark势分布)，研究了电场最小值位置和我们方案中系统参数之间 的关系。研究表明；通过改变系统参数，既可以改变囚禁中心的位置，也可改变 阱的深度。我们还从几个方面分析了这个囚禁方案的特点，并提出了～种有效的 冷分子装载方法。这为我们研究冷分子光谱学、冷分子碰撞、偶极相互作用和分 子系统的量子效应，甚至通过降低Stark囚禁势来进一步实现囚禁分子的蒸发冷 却等开辟了一条新的途径。 在上一方案的基础上，本文又提出了双环形载荷导线和两透明电极实现冷分 子静电囚禁的可控制静电双阱的新方案。同样地，利用数值计算的方法分析了该 方案不同几何参数下产生的空间电场强度分布和对应的CO分子的Stark势分布， 研究了电场最小值位置和该方案的系统参数之间的关系，同时还给出了双阱与单 阱的演化过程，讨论了该可控静电双阱方案在分子的干涉、纠缠、碰撞，甚至进 行双阱分子BEC研究等分子光学领域的潜在应用。 关键词：静电囚禁，有限元，分子光学，可控制静电双阱，分子干涉 作者：许雪艳 指导老师：印建平教授 Abstract Coldmoleculeshavesome in ofbasic importantapplicationsstudy physics and chemical problems，high-resolutionspectroscopy measurement,cold precise andcold reaction ofmatter collision，interferometerwave，and computing quantum and and and information soon．SOthe onthe possessing study generationapplication ofcoldmoleculeshasobtainedfast this basic development．Inthesis，firstly,the resultsandtherecent on and principle，experimental progresscooling,trapping ofneutr