磁场中超长程 Rydberg 分子的自旋相互作用效应

我们研究了暴露于均匀磁场中的超长程 Rydberg 分子的精细结构与自旋结构。每个分子由一个 $^{87}$Rb Rydberg 原子组成，其外层电子通过自旋依赖的 $s$ 波和 p 波散射与一个可极化的 $^{87}$Rb 基态原子相互作用。我们的模型还包括基态原子的超精细结构以及 Rydberg 与基态原子的自旋轨道耦合。我们聚焦于 $d$ 态 Rydberg 以及主量子数 $n$ 在 40 附近的情形。电子结构与振动态在 Born-Oppenheimer 近似框架下，对从几 Gau{\ss} 到上百 Gau{\ss} 变化的场强进行确定。结果表明，散射相互作用与自旋耦合之间的相互作用产生了大量不同自旋构型以及不同空间排布、并可由磁场调谐的分子态。这包括在塞曼分裂大于散射相互作用但小于 Rydberg 精细结构的区域中相对规则的能量面，以及对于更弱和更强场下两者的更复杂结构。我们通过将扩展理论与无自旋模型比较来量化自旋耦合的影响。