[論文レビュー] Absence of observable Efimov resonances in ultracold KRb mixtures

L. J. Wacker, Nils B. Jørgensen+6 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2016

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、散乱長に依存する三体再結合係数を測定することで、超低温 $^{39}$K–$^{87}$Rb および $^{41}$K–$^{87}$Rb混合系におけるエフィモフ共鳴を調査した。質量非対称系では非ユニバーサルな振る舞いを示すことが予想されたが、エフィモフ共鳴は観測されず、結果はユニバーサル理論モデルと一致し、同位体混合系における三体パラメータのユニバーサリティが再確認された。

ABSTRACT

Ultracold atomic gases have recently become a driving force in few-body physics due to the observation of the Efimov effect. While initially observed in equal mass systems, one expects even richer few-body physics in the mass-imbalanced case. In previous experiments with ultracold mixtures of potassium and rubidium, an unexpected non-universal behavior of Efimov resonances was observed. In contrast, we measure the scattering length dependent three-body recombination coefficient in ultracold heteronuclear mixtures of $^{39}\mathrm{K}$-$^{87}\mathrm{Rb}$ and $^{41}\mathrm{K}$-$^{87}\mathrm{Rb}$ and do not observe any signatures of Efimov resonances for accessible scattering lengths in either mixture. Our results show excellent agreement with our theoretical model for the scattering dependent three-body recombination coefficient and reestablishes universality of the three-body parameter across isotopic mixtures.

研究の動機と目的

• 超低温の $^{39}$K–$^{87}$Rb および $^{41}$K–$^{87}$Rb 異種原子混合系にエフィモフ共鳴が存在するかを調査すること。
• 以前の異常な実験結果から示唆されたように、質量非対称系においてもエフィモフ物理学における非ユニバーサルな振るまいが持続するかを検証すること。
• 同位体 K–Rb 混合系において、散乱長に依存する三体再結合係数がユニバーサルに依存するかを特定すること。
• 実験データと理論的予測を比較することで、超低温ガスにおける三体再結合の理論モデルを検証すること。

提案手法

• 超低温 $^{39}$K–$^{87}$Rb および $^{41}$K–$^{87}$Rb 混合系において、散乱長に依存する三体再結合係数を測定する。
• 実験的にアクセス可能な領域で散乱長を制御・調整できる超低温原子ガス技術を用いる。
• 実験的再結合データを、散乱依存の三体再結合係数に関する理論モデルと比較する。
• 磁場とフェシュバッハ共鳴を精密に制御して、混合系内の相互作用を調整する。
• 散乱長を関数とする三体再結合率を分析し、エフィモフ共鳴の兆候を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アクセス可能な散乱長において、超低温 $^{39}$K–$^{87}$Rb および $^{41}$K–$^{87}$Rb 混合系にエフィモフ共鳴が現れるか？
• RQ2 質量非対称性があるにもかかわらず、カリウムとルビジウムの同位体混合系において三体パラメータはユニバーサルか？
• RQ3 観測された三体再結合係数は、ユニバーサル三体物理学の理論予測と一致するか？
• RQ4 これらの質量非対称系において、エフィモフ物理学における非ユニバーサルな振るまいは除外できるか？

主な発見

• アクセス可能な散乱長において、$^{39}$K–$^{87}$Rb および $^{41}$K–$^{87}$Rb 混合系の両方でエフィモフ共鳴の実験的兆候は観測されなかった。
• 測定された三体再結合係数は、散乱依存再結合の理論モデルと良好に一致した。
• 結果は、カリウムおよびルビジウムの同位体混合系における三体パラメータのユニバーサリティを支持した。
• 類似系で以前報告された非ユニバーサルな振るまいは、本研究では確認されなかった。