利用双光缔合光谱技术直接测量超冷铯分子.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 64, No. 14 (2015) 143302 利用双光缔合光谱技术直接测量超冷铯分子 (6S+6P)长程态的转动常数的实验研究 u 胡晨阳 刘文良 徐润东 武寄洲 马杰 肖连团 贾锁堂 (量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学激光光谱研究所, 物理电子工程学院, 太原 030006) ( 2015 年2 月13 日收到; 2015 年3 月16 日收到修改稿) 实验获得了超冷铯分子6S +6P 离解限下0 长程态振动能级 的转动常数. 首先利用调制 u 的荧光光谱技术获得了高分辨的转动量子数 —6 的超冷铯分子纯转动光谱. 利用双光缔合光谱技术, 构 建了高精度的频率参考信号, 进而得到了相邻转动能级间的频率间隔. 最后通过非刚性转子模型拟合得到了 转动常数和离心畸变常数. 关键词: 超冷分子, 转动光谱, 转动常数, 双光缔合光谱 PACS: 33.20.–t, 34.80.Gs, 33.15.Pw, 37.10.Mn DOI: 10.7498/aps.64.143302 原子样品为起点, 通过磁场Feshbach 共振技术和 1 引 言 光缔合技术制备超冷分子, 这两种方法都能获得温 6 度为1 mK 以下的分子样品 . 其中, 光缔合技术 分子无规则的热运动极大地干扰了人们对于 对原子样品初始温度和密度参数的要求相对较低, 分子结构性态的研究, 因此研究纯化分子之前, 首 因此作为一种有效的产生超冷分子技术在实验中 先希望获得运动速度接近于零的分子样品. 以20 得到了广泛的应用7 . 目前, 人们利用光缔合技术 世纪80 年代发展起来的激光冷却和俘获原子技术 已经制备的超冷分子包括氢、锂、钠、钾、铷、铯、 为起点, 冷分子的研究备受关注并得到了极大的发 钙等810 , 得到的超冷基态分子样品温度一般在 展. 人们一般将温度在1 K—1 mK 的分子定义为 100 K 左右. 相比于传统热分子, 光缔合技术制备 冷分子, 而将温度在1 mK 以下的分子定义为超冷 的超冷分子不仅具有更低的温度, 其分子内部相互 分子. 研究超冷分子的产生和应用将开辟很多新 作用力也更弱, 体现在势能曲线上即为形成的分子 的研究领域, 如超冷分子碰撞1 、超高分辨分子光 多处于近离解区域. 由于Franck-Condon 原理更适 谱2 3 11 、分子量子态操控 、超冷化学反应控制和量 用于接近于离解限振动能级的激发过程 , 因此 子信息处理等45 . 最初的设想是将激光冷却原子 光缔合作为一种新的具有高分辨率的方法可用来 技术直接应用于分子, 但由于分子的能级结构复 测量较高振动能级的分子光谱. 这些特殊的光谱与 杂, 无法构建闭合循环冷却能级系统, 因此无法利 传统方法测得的深束缚态光谱结合, 可得到振动常 用激光对分子进行有效的直接冷却. 目前, 冷却分 数、转动常数、离心畸变常数及渐近线系数等一系 子的主要方法有非光学方法和光学方法两种. 实 列与分子