超冷長程Rydberg-基態分子*

白素英 白景旭 韓小萱 焦月春2) 趙建明2)?

1) (山西大學激光光譜研究所, 量子光學與光量子器件國家重點實驗室, 太原 030006)

2) (山西大學極端光學協同創新中心, 太原 030006)

3) (太原師范學院物理系, 晉中 030619)

1 引 言

長程Rydberg-基態分子是由一個Rydberg原子與一個或多個基態原子形成的一類奇異的分子,具有尺寸大(～μm)和永久電偶極矩大(～kilo-Debye)等性質.這種奇異分子的束縛機制是Rydberg電子與中性原子之間的低能散射相互作用,是不同于共價鍵、離子鍵及范德瓦耳斯相互作用的一種新型束縛機制.

低能散射相互作用的研究可追溯到20世紀30年代.1934年, Amaldi和Segré[1]在Rydberg原子碰撞實驗中發現了與預期不同的結果, 即: 在鈉或鉀的蒸汽中充入H2和N2等氣體的實驗中,并沒有觀察到預期的Rydberg原子吸收譜線由于碰撞導致的展寬, 而是譜線的頻移.這一現象無法用已知的理論進行解釋, 他們在與Fermi的討論中發現, 這些能級的頻移是由堿金屬原子的價電子與外部氣體原子散射引起的.隨后Fermi發展了量子散射理論并在該理論中引入了散射長度的概念, 導致Fermi贗勢(Fermi pseudopotential)[2]的產生.在Fermi的理論中只考慮了s-波散射相互作用,1977年, Omont[3]發展了這一理論并考慮了任意高階波散射, 完善了中性原子的散射理論.2000年,Greene等[4]首次在理論上預言了超冷長程Rydberg-基態分子的存在, 理論上計算了銣Rydberg-基態分子的絕熱勢能曲線, 并獲得了巨大的分子永久電偶極矩.計算的電子波函數概率密度呈三葉蟲型,因此這類分子被稱為三葉蟲型分子[4].不久, 理論學……