Новый механизм симпатического охлаждения атомов и ионов в атомных и ионно-атомных ловушках

Аннотация

Симпатическое охлаждение ферми-газа буферным газом бозонных атомов является эффективным способом достижения квантового вырождения в фермисистемах. Однако все попытки использовать этот метод для охлаждения ионов были до недавнего времени безуспешны вследствие неустранимого«микродвижения» иона в электромагнитных ловушках Пауля, что препятствует реализации ряда интересных проектов с холодными атомно-ионными системами. В связи с этим предложен новый эффективный метод симпатического охлаждения ионов: использовать с этой целью холодные буферные атомы в области атомно-ионных индуцированных конфайнментом резонансов (CIR) (Melezhik V. S. // Phys. Rev.
A. 2021. V. 103. P. 53109). Показано, что деструктивное влияние «микродвижения» иона на его симпатическое охлаждение может, однако, быть подавлено в области атомно-ионного CIR. Здесь резонансная блокировка полного сближения атома с ионом при их столкновении также препятствует его нагреву за счет «микродвижения». Исследован эффект симпатического охлаждения вблизи CIR в атомно-ионных и атом-атомных ограниченных ловушками столкновениях с помощью квантово-квазиклассического подхода с использованием в качестве примера плененных в ловушках систем Li–Yb⁺ и Li–Yb. В этом подходе уравнение Шрeдингера для холодного легкого атома интегрируется одновременно ¨с классическими уравнениями Гамильтона для нагретого тяжелого иона или атома в процессе столкновения. Рассчитана область вблизи атомно-ионного CIR, где симпатическо е о хлаждение ио на хо ло дными ато мами во змо жно в гибридных атомно-ионных ловушках. Также продемонстрирована возможность улучшения эффективности симпатического охлаждения в атомных ловушках с использованием атомных CIR.