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Phys. Rev. Lett. |锶长寿命、非自电离圆形里德堡态的制备

编译者:Precisionatom 2020发布时间:2021-3-5点击量:1097 来源栏目:研究进展

2020年12月28日,法国巴黎高等师范学院Brune M.课题组在《物理评论快报》上发表题为“Preparation of Long-Lived, Non-Autoionizing Circular Rydberg States of Strontium”的文章。

Rydberg原子是一个很有前景的研究平台,可以用于量子信息、量子计量或量子模拟。虽然大部分里德堡原子实验使用的原子是碱金属原子,然而现在研究焦点也聚焦到了碱土金属。在基于碱土金属光学原子钟中,里德堡态的修饰或者激发能够通过制备非经典态的原子系综为降低噪声开辟了广阔的前景。里德堡态光谱能够评估由黑体辐射或剩余电场诱导的光钟系统频移。更重要的是,在碱土金属里德堡态中,光学活性离子核使得其能够成像、囚禁原子,为量子模拟提供了非常有趣的前景。到目前为止,大多数碱土金属实验都需要获得了低角动量的里德堡态,然而对于这种态,核激发会迅速导致自电离。为了克服这个限制需要增加里德堡电子的角动量l。中等大小l的里德堡态已经可以通过采用微波(mw)转移或斯塔克开关方法获得。虽然人们证实了自电离率随着l减少,但目前实现l>10的态仍然存在挑战。

另外,人们认为碱土原子的圆态可以防止自电离。因为圆态里德堡能级有可允许的最大磁量子数,m=l=n-1。它们有着显著的特性,特别是有很长的寿命(对n=50寿命为30ms)。这已经在最近从冷原子物理到量子频标、量子模拟得到了研究。最重要的是,它们的波函数局域化距离核较远,以至于碱土金属圆态的外部电子与核有着微弱的重叠。其自电离率被认为非常低。钡n=21圆态的早期研究已经显示了在亚稳态能级之一的核自电离能够被减弱。

在文章中,作者报道了一个非常重要的用于碱土金属里德堡原子控制,制备锶n = 51单重圆态的实验装置。他们观察到了由于离子核电子的选择性操纵引起到三重态的跃迁,并观察到当核电子处于4D亚稳态时,其自电离率可忽略不计。这些结果为圆形里德堡态的光学操纵开辟了光明的前景。

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