集体模式增强物质波光学

       与物质波对应的光学和光有许多相似之处。然而，物质可以通过电磁力相互作用:这是在电子或离子光学中一个众所周知的事实，库仑斥力导致粒子束发散，降低了其质量。类似地，相互作用在自由落体中加速了排斥性量子气体的膨胀，而且在超低温下变得占主导地位，为气体的内部动能设定了下限。到目前为止，蒸发冷却和自旋梯度冷却可以分别达到低于500和350 pK的三维内动能。在有效温度方面，采用基于磁性、静电或光学力的物质波透镜，可以将BEC的内部动能降低到大约50 pK，尽管只是在二维中。

       近日，来自德国汉诺威莱布尼茨大学量子光学研究所的Christian Deppner等人利用量子简并气体中的相互作用作为相干原子光学的可调透镜。将玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的相互作用驱动的四极模激发与磁透镜相结合，形成了时域物质波透镜系统。焦距由透镜势的强度和四极模式的振荡相位来调节。通过将焦点置于无穷远处，他们可以将由101(37)千个原子组成的三维BEC的总内部动能降低到pK。该方法不仅为基础物理和高精度BEC干涉测量的自由落体实验开辟了一个新的动能领域，而且为今后的自由落体实验开辟了一条新的道路。相关研究工作发表在《Physical Review Letters》上。(詹若男)

       文章链接：Christian Deppner et al. Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics. Phys. Rev. Lett. 127, 100401 (2021) DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.100401