Nghiên cứu về tinh thể Coulomb ion không bền trong bẫy quang toàn phần đa sắc

Igor V. Krasnov1, Leonid P. Kamenshchikov1
1Institute of Computational Modeling of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russia

Tóm tắt

Nghiên cứu tinh thể Coulomb ion không bền (ICC) trong lưới quang siêu lệch (OSL) đa sắc được tạo ra bởi các lực gradient đã được điều chỉnh. Phân tích của chúng tôi dựa trên giải pháp số cho các phương trình vi phân ngẫu nhiên phi tuyến, xem xét các lực bẫy và lực tiêu tán, dao động lượng tử của các ion, và lực đẩy Coulomb giữa các ion. Câu hỏi chính là cấu trúc tinh thể có trật tự cao không bền này sẽ tồn tại trong bao lâu. Tham số quan trọng xác định thời gian phá hủy ICC td là chu kỳ OSL L (tại các giá trị cường độ của các trường quang). Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy td của ICC, bao gồm hàng chục ion thủy ngân, trải qua những thay đổi lớn (khoảng bốn bậc độ lớn) khi có những biến đổi tương đối nhỏ của chu kỳ lưới siêu quang L trong khoảng từ 0.35 đến 0.70 mm. Chúng tôi đã chỉ ra rằng phụ thuộc td (L) có thể được xấp xỉ bằng phương trình kiểu Arrhenius với năng lượng kích hoạt hiệu quả, phụ thuộc phi tuyến vào chu kỳ OSL L. Những kết quả này giải thích độ nhạy cực kỳ cao td (L) với chu kỳ OSL L và cho thấy cách điều chỉnh L để đảm bảo sự giam giữ hoàn toàn quang của ICC trong OSL từ một phần giây đến một phút rưỡi.

Từ khóa

#coulomb crystal #metastable ion #optical superlattice #optical trap #Arrhenius equation

Tài liệu tham khảo

C. Schneider, M. Enderlein, T. Huber, T. Schaetz, Nat. Photonics 4, 772 (2010). T. Schaetz, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 50, 102001 (2017). J. Schmidt, A. Lambrecht, P. Weckesser, M. Debatin, L. Karpa, T. Schaetz, Phys. Rev. X 8, 021028 (2018). A. Lambrecht, J. Schmidt, P. Weckesser, M. Debatin, L. Karpa, T. Schaetz, Nat. Photonics 11, 704 (2017). G.Z.K. Horvath, R.C. Thompson, P.L. Knight, Contemp. Phys. 38, 25 (1997). F. Major, V. Gheorghe, G. Werth, Charged Particle Traps, Physics and Techniques of Charged Particle Field Confinement (Springer-Verlag, Berlin, Berlin, 2005). A.P. Kazantsev, G.I. Surdutovich, V.P. Yakovlev, Mechanical Effect of Light on atoms (World Scientific, Singapore, 1990). R. Grimm, M. Weidemuller, Y.B. Ovchinnikov, in Advances In Atomic, Molecular, and Optical Physics, edited by B. Bederson, H. Walther (Academic Press, 2000), Vol 42, pp. 95–170. I.V. Krasnov, L.P. Kamenshchikov, Opt. Commun. 312, 192 (2014). I.V. Krasnov, L.P. Kamenshchikov, Laser Phys. 25, 115501 (2015). I.V. Krasnov, Chin. Phys. B 24, 063701 (2015). I.V. Krasnov, L.P. Kamenshchikov, Laser Phys. 28, 105701 (2018). A.P. Kazantsev, I.V. Krasnov, JETP Lett. 46, 332 (1987). A.P. Kazantsev, I.V. Krasnov, J. Opt. Soc. Am. B 6, 2140 (1989). R. Grimm, Y.B. Ovchinnikov, A.I. Sidorov, V.S. Letokhov, Phys. Rev. Lett. 65, 1415 (1990). I.V. Krasnov, J. Exp. Theor. Phys. 98, 888 (2004). R. Grimm, G. Wasik, J. Soding, Y.B. Ovchinnikov, Proceedings of International School of Physics “Enrico Fermi”, Course CXXXI(Amsterdam, 1996), p. 481. E.A. Korsunsky, D.V. Kosachiov, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phy. 30, 5701 (1997). A. Görlitz, T. Kinoshita, T.W. Hänsch, A. Hemmerich, Phys. Rev. A 64, 011401 (2001). S. Sharma, B.P. Acharya, A.H.N.C. De Silva, N.W. Parris, B.J. Ramsey, K.L. Romans, A. Dorn, V.L.B. de Jesus, D. Fischer, Phys. Rev. A 97, 043427 (2018). I.V. Krasnov, Phys. Lett. A 375, 2471 (2011). I.V. Krasnov, Phys. Lett. A 373, 2291 (2009). M. Enderlein, T. Huber, C. Schneider, T. Schaetz, Phys. Rev. Lett. 109, 233004 (2012). R.B. Linnet, I.D. Leroux, M. Marciante, A. Dantan, M. Drewsen, Phys. Rev. Lett. 109, 233005 (2012). M. Cetina, A. Bylinskii, L. Karpa, D. Gangloff, K.M. Beck, Y. Ge, M. Scholz, A.T. Grier, I. Chuang, V. Vuletić, New J. Phys. 15, 053001 (2013). V.G. Minogin, V.S. Letochov, Laser Light Pressure on Atoms, Gordon and Breach, New York, 1987. C.W. Gardiner, Handbook of stochastic methods for physics, chemistry and the natural sciences, in Springer Series in Synergetics. 3rd edn. (Springer-Verlag, Berlin, 2004), Vol 13. R. Stratonovich, Topics in the Theory of Random Noise (Gordon and Breach, New York, 1967). H.J. Metcalf, P. van der Straten, Laser Cooling and Trapping (Springer, New York, 2002). R.J. Rafac, B.C. Yong, J.A. Beall, W.M. Itano, D.J. Wineland, J.C. Bergquist, Phys. Rev. Lett. 85, 2462 (2000). P. Gill, Metrologia 42, S125 (2005). T. Huber, A. Lambrecht, J. Schmidt, L. Karpa, T. Schaetz, Nat. Commun. 5, 5587 (2014). W. Swope, H. Andersen, P. Berens, K. Wilson, J. Chem. Phys. 76, 637 (1982). R. Mannella, Int. J. Mod. Phys. C 13, 1177 (2002). L. Kamenshchikov, I. Krasnov, CEUR Workshop Proc. 1839, 324 (2016). G.A. Mikhailov, M.A. Marchenko, Russian J. Numer. Anal, Math. Model. 17, 113 (2002). R.S. Berry, T.L. Beck, H.L. Davis, J. Jellinek, Solid Liquid Phase Behavior in Microclusters (Wiley-Blackwell, 2007). R. Berry, B. Smirnov, Phys. Rep. 527, 205 (2013). A. Cukrowski, M. Telka, Chem. Phys. Lett. 297, 402 (1998). L.E. Revell, B.E. Williamson, J. Chem. Educ. 90, 1024 (2013).