冷原子穿越单向势垒的动力学

我们实现了一个光学单向势垒，该势垒允许超冷$^{87}$Rb原子从势垒一侧入射时透射，而从另一侧入射时反射。这种非对称势垒是麦克斯韦妖的一种实现，可用于产生相空间压缩，并对冷却不适用于标准激光冷却技术的原子和分子具有重要意义。该势垒由两束聚焦的高斯激光束组成，它们与一个远失谐的单光束光学偶极阱的焦点相交，该偶极阱用于束缚原子。主势垒光束对入射原子呈现一个与状态相关的势，而抽运势垒光束则将原子光抽运到一个束缚态。我们研究了势垒不对称性对势垒光束间距、初始原子势能、第二束光强度以及第一束光失谐变化的鲁棒性。我们对存在势垒时的原子动力学进行了模拟，表明初始三维动量分布起着重要作用，并且光辅助碰撞很可能是主要的损失机制。我们还仔细考察了与麦克斯韦妖的关系，并明确解释了我们的特定系统中熵的表观减少。