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维普资讯 6 激光冷却和捕陷中性原于技术的应用 o 弓x 前面已经提到，激光冷却和捕获中性原子 技术最主要的应用是在精密计量和超冷原子物 2 理两个方面．在精密计量方面最为典型的是可 用于原子频标的“原子喷泉”(atomic fountain)技 术；而在超冷原子物理方面最为典型的是玻色一 爱因斯坦凝聚(Ba9e—Einstein∞r1出 dm)和原 子波激射器(atomlase：)的实现． 6．1 原于喷泉 图l9 原子喷泉实验 原子频标中广泛使用Ramsey的分离振荡 场(separated oscillatory fields)技术 ，即使原 6．2 玻色一爱园斯坦凝聚和原子波激射器 子两次通过微波腔，扫描微波频率可得到极窄 玻色一爱因斯坦凝聚(BEC)是一种相变， 的谱线，从而得到极高的频率精确度． 其特点是宏观数量的粒子处于同一量子态(可 激光冷却技术可使原子的速度降至极低， 参见评述文章：量子电子学报，1997，14(1))． 如果两次通过同一微波腔，因为共振谱线的宽 1995年，在连续不到5个月内，采用激光冷却 度与两次通过微波腔之间的时间成反比，效果 和捕陷技术相继实现了 3种碱金属原子的 将远好于用普通热原子束的结果．具体实施的 BEC，物理学界受到不小的震动． 时候，首先将原子用激光冷却和捕陷技术形成 6．2．1 BEC的实验研究历史 “光学粘胶”，然后使垂直方向的两束激光有很 自从 1924年爱因斯坦提出BEC以来，7O 小的频差，驱动“光学粘胶”中的冷原子作垂直 多年中陆续有不少寻求实现BEC的实验研究． 上抛运动，通过微波腔(类似喷泉，所以称“原 首先是 l947年提出的超流态液氦．后来的实 子喷泉”)；由于重力的作用，原子到达一定高 验中确实看到量子简并的特性，但由于强的相 度后会向下返回，再次通过擞液腔，实瑰了 互作用存在于邀样的系统中，很难看成是纯的 Ramsey的分离振蔼场方法． ． 班 ．接着．1959笨有人撮出自旋极化氢原子 1989年，朱棣文小组首次实现了“原予喷 气体可能是衄C的接遘者．但3O多年的研究 泉” ，他们采用的是 h原子．实验示意图如图19， 至今仍未能在实验上实现．1980年，第三种重 得到的共振谱线宽度约2 ．后来法营科学家用G 要的砬 候选者 —氧化亚铜(Ou2o)中的激 原子，进一步得到0．7 的共振线宽． 收耩日期：1998—07—08 维普资讯 太 学