Anisotropic light-shift and magic-polarization of the intercombination line of Dysprosium atoms in a far-detuned dipole trap

Autor: Jean Dalibard, Maxence Lepers, Alexandre Evrard, Vasiliy Makhalov, Thomas Chalopin, Raphael Lopes, Olivier Dulieu, J.-F. Wyart, Chayma Bouazza, Sylvain Nascimbene, Adam Barker
Přispěvatelé: Laboratoire Kastler Brossel (LKB [Collège de France]), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Collège de France (CdF (institution)), Laboratoire Kastler Brossel (LKB (Lhomond)), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Kastler Brossel (LKB (Jussieu)), Clarendon Laboratory [Oxford], University of Oxford [Oxford], Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne [Dijon] (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Laboratoire Aimé Cotton (LAC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan), Chaire Atomes et rayonnement, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Collège de France (CdF (institution))-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Rok vydání: 2018
Předmět:
Atomic Physics (physics.atom-ph)
chemistry.chemical_element
FOS: Physical sciences
01 natural sciences
Atomic units
010305 fluids & plasmas
Physics - Atomic Physics
[PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph]
Polarizability
0103 physical sciences
Physics::Atomic and Molecular Clusters
Physics::Atomic Physics
010306 general physics
Anisotropy
Doppler cooling
Physics
Condensed Matter::Quantum Gases
Quantum Physics
[PHYS.PHYS.PHYS-ATOM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic Physics [physics.atom-ph]
Polarization (waves)
3. Good health
Dipole
chemistry
Quantum Gases (cond-mat.quant-gas)
Excited state
Dysprosium
[PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph]
Atomic physics
Condensed Matter - Quantum Gases
Quantum Physics (quant-ph)
Zdroj: Physical Review A
Physical Review A, American Physical Society, 2018, 98 (4), pp.040502. ⟨10.1103/PhysRevA.98.040502⟩
ISSN: 1050-2947
1094-1622
DOI: 10.48550/arxiv.1805.06878
Popis: We characterize the anisotropic differential ac-Stark shift for the Dy $626$ nm intercombination transition, induced in a far-detuned $1070$ nm optical dipole trap, and observe the existence of a "magic polarization" for which the polarizabilities of the ground and excited states are equal. From our measurements we extract both the scalar and tensorial components of the dynamic dipole polarizability for the excited state, $\alpha_E^\text{s} = 188 (12)\,\alpha_\text{0}$ and $\alpha_E^\text{t} = 34 (12)\,\alpha_\text{0}$, respectively, where $\alpha_\text{0}$ is the atomic unit for the electric polarizability. We also provide a theoretical model allowing us to predict the excited state polarizability and find qualitative agreement with our observations. Furthermore, we utilize our findings to optimize the efficiency of Doppler cooling of a trapped gas, by controlling the sign and magnitude of the inhomogeneous broadening of the optical transition. The resulting initial gain of the collisional rate allows us, after forced evaporation cooling, to produce a quasi-pure Bose-Einstein condensate of $^{162}$Dy with $3\times 10^4$ atoms.
Comment: 6 pages, 4 figures
Databáze: OpenAIRE
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