Экспериментальные измерения времен жизни ридберговских атомов Rb

И.И. Рябцев, И.И. Бетеров, M. Archimi, C. Simonelli, L.Di Virgilio, A. Greco, M. Ceccanti, E. Arimondo, D. Ciampini, O. Morsch

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

Università di Pisa, Pisa, Italy

Выполнены экспериментальные измерения времен жизни ридберговских атомов Rb в состояниях nS для диапазона главных квантовых чисел n=60-88. В эксперименте использовался оригинальный метод селективного лазерного возбуждения и девозбуждения заданного ридберговского состояния, что позволяло измерять времена жизни как отдельных состояний, так и их ансамблей, образованных вследствие переходов под действием фонового теплового излучения. Было получено хорошее согласие между теорией и экспериментом, однако для состояний вблизи n=70 измерения дали более короткое время жизни по сравнению с теорией. Предположительно, причиной этого является изменение спектра поля тепловых фотонов в системе регистрации ридберговских атомов, поскольку металлические части этой системы представляют собой низкодобротный СВЧ-резонатор, с частотами, соответствующими переходам между соседними ридберговскими состояниями. Также для высоких ридберговских состояний было обнаружено существенное влияние паразитных электрических полей, которые могут ионизовать ридберговские атомы. После их компенсации согласие между экспериментом и теорией существенно улучшается.

Рис.1. Измеренные зависимости времен жизни ридберговских nS-состояний атомов Rb от главного квантового числа n. Красные квадраты – времена жизни ансамблей ридберговских состояний, заселенных под действием фонового теплового излучения с температурой Т=300 К. Зеленые квадраты – времена жизни отдельных nS-состояний после компенсации паразитных электрических полей. Черные кружки – времена жизни отдельных nS-состояний без компенсации паразитных электрических полей. Теоретические расчеты показаны штриховыми линиями (черные линии для Т=300 К, синяя линия для Т=0 К).

Публикации

Archimi, C. Simonelli, L. Di Virgilio, A. Greco, M. Ceccanti, E. Arimondo, D. Ciampini, I.I. Ryabtsev, I.I. Beterov, and O. Morsch, Phys. Rev. A, 100, 030501(R) (2019)