[论文解读] A $^{23}$Na and $^{87}$Rb double Bose-Einstein condensate with tunable interactions

Dezhi Xiong, Xiaoke Li+2 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2013

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 5

一句话总结

该论文通过双原子间费什巴赫共振实现了可调的 $^{23}$Na 和 $^{87}$Rb 原子的双组分玻色-爱instein凝聚态。由于散射长度有利，系统表现出不混溶性，从而实现了高效的蒸发冷却和协同冷却，并提供了一个可控相互作用的量子流体混合物研究平台，该结论通过测量 Na-Rb 散射长度零交叉附近的弹性碰撞得到证实。

ABSTRACT

We have realized a dual-species Bose-Einstein condensate of $^{23}$Na and $^{87}$Rb atoms and observed their immiscibility. Because of the favorite background intra- and inter-species scattering lengths, evaporative cooling and sympathetic cooling are efficient without the need for fine controlling of the interactions. Our system thus provides a clean platform for studying quantum fluid mixtures with tunable inter-species interactions. We have also demonstrated the interaction tuning with a inter-species Feshbach resonance by investigating the elastic collisions near zero crossing of the Na-Rb scattering length.

研究动机与目标

• 实现一种稳定、双组分的玻色-爱instein凝聚态，其中 $^{23}$Na 和 $^{87}$Rb 原子的相互作用外部调控最少。
• 利用有利的组内及组间散射长度，实现高效的蒸发冷却与协同冷却，无需精细调节。
• 建立一个清晰的实验平台，用于研究具有可调组间相互作用的量子流体混合物。
• 通过在 Na-Rb 散射长度零交叉附近实现相互作用调控，证明其有效性。

提出的方法

• 通过激光冷却和磁阱捕获实现 $^{23}$Na 和 $^{87}$Rb 原子的双组分玻色-爱instein凝聚态。
• 利用有利的背景散射长度，实现高效的蒸发冷却与混合物的协同冷却。
• 采用组间费什巴赫共振调节 $^{23}$Na 与 $^{87}$Rb 原子之间的散射长度。
• 在 Na-Rb 散射长度零交叉附近测量弹性碰撞速率，以探测相互作用的调控效果。
• 通过磁场控制实现费什巴赫共振，调节组间相互作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在最小外部调节相互作用的条件下实现 $^{23}$Na 与 $^{87}$Rb 的双组分玻色-爱instein凝聚态？
• RQ2 有利的散射长度在混合组分 BEC 中如何影响蒸发冷却与协同冷却的效率？
• RQ3 在此系统中，通过费什巴赫共振能将组间相互作用调节到何种程度？
• RQ4 在 Na-Rb 散射长度零交叉附近，弹性碰撞的行为如何？

主要发现

• 由于组内及组间散射长度有利，成功实现了 $^{23}$Na 与 $^{87}$Rb 的稳定双组分玻色-爱instein凝聚态。
• 无需精细调节相互作用，蒸发冷却与协同冷却均高效进行，实现了纯净的凝聚态形成。
• 观察到两种组分之间的不混溶性，表明混合存在显著的能量势垒。
• 通过组间费什巴赫共振实现了 Na-Rb 散射长度的调节，其有效性通过在零交叉附近测量弹性碰撞速率得到证实。