光学晶格新研究，激光束中的量子环

文/陈根

根据交流斯塔克效应，利用激光驻波场中原子感应的偶极力能将中性冷原子囚禁在波长尺度的范围内，当激光频率相对原子共振频率是红失谐(即负失谐)时，原子将被俘获在驻波场的波腹处；反之，当激光频率为蓝失谐时，原子将被囚禁在波节处。根据这一光学偶极囚禁原理，将冷原子装载于多柬激光相互干涉形成的周期性网状势阱，即可实现冷原子的一维、二维或三维微光学囚禁，从而形成冷原子的空间周期性排列，类似于固体物理中的“晶体结构”，为此人们称之为“光学晶格”。

激光在这种晶格的构造中起着关键作用。每个激光器都会产生具有严格定义的恒定参数的电磁波，几乎可以任意修改。当激光束正确匹配时，可以创建具有众所周知特性的晶格。通过波的重叠，可以获得最小的电势，其布置使得能够模拟从固态物理学中众所周知的系统和模型。这种准备好的系统的优点是修改这些极小值的位置的相对简单的方法，这实际上意味着可以准备各种类型的晶格。

近日，波兰科学院核物理研究所的科学家称，用适当制备的光阱捕获的超冷原子可以将自己排列成令人惊讶、复杂的，迄今尚未观察到的结构。根据他们最近的预测，光学晶格中的物质应以受控方式形成拉伸和不均匀的量子环。

该研究成果论文发表在《物理科学报告》上，由于其简单性，可以在实验室实验中快速验证光阱中所描述的超冷原子系统。