1樓：Abbbbb
time of flight imaging 在飛行時間裡給原子拍照
冷原子實驗裡面原子團一般被囚禁在光阱或者磁阱裡面。為了測量溫度一般將原子團釋放讓它自由延展，給原子團在不同飛行時間拍照1ms,2ms,3ms...然後根據公式擬合可求溫度。
在飛行時間較大，延展半徑遠大於初始半徑的時候可將半徑視為與飛行時間成正比，由線性關係的斜率可求的溫度。
2樓：ph hu
「利益相關」，低溫減速器研究生。
一般而言就是用飛行時間質譜，其原理也非常簡單，利用德布羅意波長以及波長動量關係 就可以推導出動量和溫度關係。
在實際運用中，一般是先發射出一團分子束（supersonic expansion），然後經過減速區域(在其他冷卻方案裡面，比如緩衝氣體冷卻，就是經過碰撞區域)，最後經過檢測區域時候用2+1REMPI講分子（原子）離子化，離子再運動到微流通板（MCP）記錄訊號。
由於分子束遵從麥克斯韋分布，正常情況下，訊號會是一條高斯曲線，但是由於部分分子被減速，所以在時間軸的遠處會產生乙個新的峰，根據這個峰就能得到減速後分子的速度，進而得到分子的溫度。
Y.Liu, M. Vashishta, P.
Djuricanin, S. Zhou, T. Momose; Phys.
Rev. Lett, 118, 093201 (2017)
3樓：
nK 級別的溫度基本出現在冷原子實驗上. 我是做理論的, 不太清楚實驗上的細節, 但大概知道一些原理.
在冷原子實驗中, nK 級別的溫度是通過擬合物質密度與溫度的關係曲線得到的.
根據局域密度近似, 當外場變化緩慢時可以認為空間中某處原子的密度只和此處的能量有關. 根據統計力學, 熱平衡時能量只和化學勢和溫度有關. 化學勢可以通過調整外場直接控制.
這樣只需要擬合密度與溫度的關係曲線即可.
測量原子密度通常用兩種方法:
測量實空間原子密度. 直接打雷射測量雷射的吸收譜. 但因為體系大小等各種原因, 這個方法很難測量準確.
測量動量空間原子密度, 再做 Fourier 變換. 這就是經典的 Time of flight 方法. 為了測量動量空間電子濃度可以先撤去束縛原子的外場, 讓原子按照原來的動量運動, 再在這個過程中追蹤原子的軌跡以了解動量分布.
追蹤的過程就相當於給原子拍照, 本質上就是往原子上打雷射. 實際上, 人類第一次在實驗上實現 BEC 時就是用的這個方法測量的溫度, 參考: Observation of Bose-Einstein Condensation in a Dilute Atomic Vapor:
通過擬合上圖中的曲線與理論計算給出的結果, 可以給出系統的溫度. 上圖中就是不同溫度下的原子密度. (由上到下溫度降低)
凝聚態實驗我不是特別了解. 在常見的凝聚態實驗的極低溫環境 (mK 量級) 中, 還是採用電阻溫度計. 常見的電阻材料是 RuO2, 參考: http://
groups.physics.umn.edu/
zudovlab/manuals/cryogenics/rox2.pdf.
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