激光冷却里德贝格分子——氦二聚体的详细研究

氦二聚体在其 metastable 三重态状态下是首个可能被激光冷却的单原子分子的优选候选者。He$_2^*$ 的超冷气体将使我们能够通过里德贝格光谱学，测试针对三电子和四电子分子的量子电动力学。几乎对角线的 Franck-Condon 因子是由于用于光循环的电子占据一个不参与化学键的里德贝格轨道。识别出三种可能的激光冷却跃迁，并确定了相关能级的旋-轨-电子能级结构以及电子跃迁矩、光谱强度和寿命。讨论了在超声束中制造 He$_2^*$ 分子的方法，以及使用速率方程方法模拟在此条件下将其加载到磁光陷阱中的激光减慢方案。研究了各种涉及一个或两个上电子态的再泵浦方案，以最大化辐射力。研究了诸如自旋禁忌跃迁、predissociation 和离子化过程等损失机制，发现这些机制对激光冷却和捕获 He$_2^*$ 并不会引入显著的挑战。确定了 He$_2^+$ 振动能级相对于原子氦的静态极化率的灵敏度，并讨论了其对于新型量子压力标准的意义。