势阱中超冷三能级原子的自发辐射

摘要

考虑到在势阱中温度为 μK量级的超冷原子质心运动的量子效应 ,发现原子的自发辐射谱表现出特殊的性质。本文采用全量子理论求解了考虑质心运动量子效应后囚禁在平方势阱中Λ型三能级原子的动力学方程 ,得到了一阶和二阶含时微扰理论的处于不同能级上的几率谱。研究结果表明 :在基质心运动态的初始条件下 ,无论在二能级还是三能级模型下起始处于激发态的原子 ,它们的自发辐射谱都出现了多峰结构 ,这是由于原子质心运动的量子效应引起的。在一阶微扰情况下 ,与采用标准量子理论得到的结果一致 ,即处于激发态的原子最后完全自发辐射到基态 ;而在二阶微扰情况下 ,起始处于激发态的三能级原子 ,最后还有一定的几率处于激发态 ,这个几率和势阱的振动频率、原子两个下能级之间的能差和反冲参数等有关。分析表明原子最后处在激发态上的几率不为零是由于从激发态自发辐射到不同基态过程中出现了量子干涉现象。