論文の概要: Laser Manipulation of Spin-Exchange Interaction Between Alkaline-Earth
Atoms in $^1$S$_0$ and $^3$P$_2$ States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.02917v3
- Date: Thu, 24 Mar 2022 13:22:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 04:33:03.920415
- Title: Laser Manipulation of Spin-Exchange Interaction Between Alkaline-Earth
Atoms in $^1$S$_0$ and $^3$P$_2$ States
- Title（参考訳）: $^1$S$_0$および$^3$P$_2$ Statesにおけるアルカリ-地球原子間のスピン交換相互作用のレーザー操作
- Authors: Shu Yang, Yue Chen, Peng Zhang
- Abstract要約: アルカリ土類原子の構造から, レーザビームによる加熱効果は非常に弱いことが示唆された。
その結果、レーザー強度を変化させてSEIを効率的に制御できるフェシュバッハ共鳴は、低い加熱速度でレーザービームによって誘導される可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.119534067895096
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ultracold gases of fermionic alkaline-earth (like) atoms are hopeful
candidates for the quantum simulation of many-body physics induced by magnetic
impurities (e.g., the Kondo physics), because there are spin-exchange
interactions (SEIs) between two atoms in the electronic ground ($^1$S$_0$) and
metastable ($^3$P) state, respectively. Nevertheless, this SEI cannot be tuned
via magnetic Feshbach resonance. In this work we propose three methods to
control the SEI between one atom in the $^1$S$_0$ state and another atom in the
$^3$P$_2$ states or $^3$P$_2$-$^3$P$_0$ dressed states, with one or two laser
beams.These methods are based on the spin-dependent AC-Stark shifts of the
$^3$P$_2$ states, or the $^3$P$_2$-$^3$P$_0$ Raman coupling. We show that due
to the structure of alkaline-earth (like) atoms, the heating effects induced by
the laser beams of our methods are very weak. For instance, for ultracold Yb
atoms, AC-Stark-shift difference of variant spin states of the $^3$P$_2(F=3/2)$
level, or the strength of the $^3$P$_2$-$^3$P$_0$ Raman coupling, could be of
the order of $(2\pi)$MHz, while the heating rate (photon scattering rate) is
only of the order of Hz. As a result, the Feshbach resonances, with which one
can efficiently control the SEI by changing the laser intensity, may be induced
by the laser beams with low-enough heating rate, even if the scattering lengths
of the bare inter-atomic interaction are so small that being comparable with
the length scale associated with the van der Waals interaction.
- Abstract（参考訳）: フェルミオンアルカリ-アース原子の超低温ガスは、磁性不純物(例えば、近藤物理学)によって誘導される多体物理学の量子シミュレーションに期待できる候補であり、それぞれ電子場(^1$S$_0$)と準安定(^3$P)状態の2つの原子の間にスピン交換相互作用(SEIs)が存在する。
しかし、このSEIは磁気フェシュバッハ共鳴ではチューニングできない。
本研究では,^1$s$_0$状態の1原子と$^3$p$_2$状態のもう1原子または$^3$p$_2$-$^3$p$_0$状態のもう1原子間のseiを制御する3つの方法を提案し,それらの方法が$^3$p$_2$状態のスピン依存ac-starkシフトや$^3$p$_2$-$^3$p$_0$ラマンカップリングに基づく。
アルカリ土類原子の構造から, レーザビームによる加熱効果は非常に弱いことが示唆された。
例えば、超低温Yb原子の場合、$^3$P$_2(F=3/2)$レベルまたは$^3$P$_2$-$^3$P$_0$ラマンカップリングの強さの交流スタークシフト差は$(2\pi)$MHzのオーダーであり、加熱速度(光子散乱速度)はHzのオーダーのみである。
その結果、レーザー強度を変化させてSEIを効率的に制御できるフェシュバッハ共鳴は、原子間相互作用の散乱長が非常に小さく、ファンデルワールス相互作用に関連する長さスケールに匹敵するようなものであっても、レーザービームによって低熱速度で誘導される。
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