Le piège magnéto-optique personnalisé permet de refroidir les atomes d'indium à un niveau proche du zéro absolu

Optimisation du nombre d'atomes MOT. Nous faisons varier le désaccord MOT Δ, l'intensité du laser MOT (exprimée sur la figure comme le paramètre de saturation s₀ =I/MI_assis ), et le gradient de champ magnétique ∂B/∂z au centre du piège projeté le long de l'axe z. La mesure est prise en fixant le désaccord puis en faisant varier s₀ et ∂B/∂z jusqu'à ce que le nombre d'atomes soit maximal. Chaque barre représente le meilleur nombre d'atomes observé pour un désaccord donné. Les fluctuations du nombre d'atomes piégés sont estimées à partir de l'écart type de plusieurs mesures de nombre d'atomes pour les mêmes paramètres MOT. Crédit :Examen physique A (2022). DOI :10.1103/PhysRevA.105.L061101

Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Singapour a développé un piège magnéto-optique (MOT) personnalisé pour refroidir les atomes d'indium à un niveau proche du zéro absolu. Dans leur article publié dans la revue Physical Review A , le groupe décrit la personnalisation de leur MOT et de ses performances lors du refroidissement de millions d'atomes d'indium.

Au cours des dernières années, les scientifiques ont découvert que le refroidissement de certains gaz atomiques confère aux atomes des propriétés uniques et parfois utiles. En utilisant cette technique, les chercheurs ont créé des capteurs quantiques et des horloges atomiques, par exemple. Pour refroidir les gaz atomiques, les scientifiques utilisent des MOT pour refroidir les nuages de gaz en appliquant un champ magnétique variant dans l'espace, puis en tirant un laser pour pousser les atomes hors de leur état fondamental. Malheureusement, cette technique ne fonctionne que sur un petit nombre de groupes atomiques du tableau périodique. À ce jour, il n'a fonctionné que sur les métaux alcalino-terreux et alcalins, ce qui signifie que la plupart des atomes répertoriés dans le tableau n'ont pas été testés à des températures extrêmement froides.

Dans ce nouvel effort, plutôt qu'une transition d'état fondamental, les chercheurs ont utilisé une transition à partir d'un état métastable de plus longue durée dans leur MOT. Cela nécessitait de le modifier pour qu'il fonctionne uniquement avec des atomes d'indium.

Une fois la reconfiguration terminée, les chercheurs ont créé un nuage composé de plus de 500 millions d'atomes d'indium-115 dans leur MOT. Ils ont découvert que leurs modifications permettaient de refroidir les atomes à environ 1 mK pendant 12,3 secondes, soit à peu près le même temps que les MOT ont été utilisés pour refroidir d'autres atomes. Ils suggèrent qu'il est probable que les MOT en général pourraient être modifiés pour refroidir également d'autres types d'atomes.

Les chercheurs notent qu'ils n'ont pas encore utilisé leur MOT personnalisé pour effectuer des expériences sur les nuages refroidis, comme effectuer des mesures quantiques, mais ils ne voient aucune raison pour laquelle cela ne serait pas faisable. Ils concluent que leur technique pourrait être utilisée par d'autres chercheurs pour ouvrir de nouvelles voies de recherche sur les atomes dans d'autres parties du tableau périodique. + Explorer plus loin