journal Вестник Объединенного института высоких температур Вестник ОИВТ РАН 2658-669X ОИВТ РАН 266 Исследование облака нейтральных атомов кальция-40 в магнитооптической ловушке с большим градиентом магнитного поля методом визуализации поглощения Absorption Imaging of a Cloud of Neutral Calcium-40 Atoms in a Magneto-Optical Trap with a High Magnetic Field Gradient Назаров Александр Алексеевич Nazarov A.A. ОИВТ РАН Саакян Сергей Арамович Saakyan S.A. ОИВТ РАН Вильшанская Евгения Владимировна Vilshanskaya E.V. ОИВТ РАН Халуторных Леонид Анатольевич Khalutornykh L.A. ОИВТ РАН Зеленер Борис Борисович Zelener B.B. ОИВТ РАН Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia 09 07 2026 22 2 7 11

В работе проведено экспериментальное исследование зависимости параметров облака захваченных в магнитооптическую ловушку нейтральных атомов кальция-40 от величины градиента магнитного поля в ее центре. Оценки производились по поперечному распределению плотности, полученному методом визуализации резонансного поглощения. Получены зависимости пиковой плотности, числа частиц и диаметра облака от отстройки частоты охлаждающего лазера при различных значениях градиента магнитного поля. Подтверждено предположение, что пиковая плотность и число частиц зависят от величины градиента магнитного поля, выходя на свои максимумы при оптимальных значениях градиента. Также показано отсутствие ощутимой зависимости оптимальной отстройки охлаждающего лазера от градиента магнитного поля. Результаты работы полезны для оптимизации параметров плазмы, получаемой фотоионизацией облака нейтральных атомов.

This work presents an experimental study of paramenters of a cloud of neutral calcium-40 atoms trapped in magneto-optical trap (MOT) as a function of the magnetic field gradient at the trap center. All calculations are based on the transverse density distribution obtained from absorption imaging. The dependence of the peak density, the number of atoms and the cloud diameter on the detuning of the cooling laser was measured for various magnetic field gradient values. The results confirm that both the peak density and the number of atoms depend on the gradient, reaching their maximum values at some optimal value. They also show that the optimal detuning of the cooling laser has no significant dependence on the magnetic field gradient. The results are important for optimizing parameters of the plasma created by photoionization of the neutral atom cloud.

 Магнитооптическая ловушка лазерное охлаждение спектроскопия кальций холодная плазма неидеальная плазма магнитооптическая ловушка визуализация резонансного поглощения Magneto-optical trap laser cooling spectroscopy calcium cold plasma non-ideal plasma physics magneto-optical trap absorption imaging Bergeson S. D., Baalrud S. D., Ellison C. L., Grant E., Graziani F. R., Killian T. C., Murillo M. S., Roberts J. L., Stanton L. G. // Phys. Plasmas. — 2019. — Vol. 26. — No. 10. — P. 100501 Bergeson S. D., Baalrud S. D., Ellison C. L., Grant E., Graziani F. R., Killian T. C., Murillo M. S., Roberts J. L., Stanton L. G. // Phys. Plasmas. — 2019. — Vol. 26. — No. 10. — P. 100501 Фортов В. Е., Якубов И. Т., Храпак А. Г. Физика неидеальной плазмы. — Москва : Физматлит, 2009 Fortov V. E., Yakubov I. T., Khrapak A. G. Fizika neidealnoy plazmy. — Moskva : Fizmatlit, 2009 Mikhailovskii A. B. Instabilities in a confined plasma. — London, UK : CRC Press, 2017 Mikhailovskii A. B. Instabilities in a confined plasma. — London, UK : CRC Press, 2017 Toi K. E. A. // Nucl. Fusion. — 2004. — Vol. 44. — No. 2. — P. 217 Toi K. E. A. // Nucl. Fusion. — 2004. — Vol. 44. — No. 2. — P. 217 Raab E. L., Prentiss M., Cable A., Chu S., Pritchard D. E. // Phys. Rev. Lett. — 1987. — Vol. 59. — No. 23. — P. 2631–2634 Raab E. L., Prentiss M., Cable A., Chu S., Pritchard D. E. // Phys. Rev. Lett. — 1987. — Vol. 59. — No. 23. — P. 2631–2634 Demtröder W. Laser Spectroscopy: Vol. 2 Experimental Techniques. — Berlin, Heidelberg : Springer, 2008 Demtröder W. Laser Spectroscopy: Vol. 2 Experimental Techniques. — Berlin, Heidelberg : Springer, 2008 Riehle F. Frequency standards: basics and applications. — Weinheim, Germany : John Wiley & Sons, 2006 Riehle F. Frequency standards: basics and applications. — Weinheim, Germany : John Wiley & Sons, 2006 Bronin S. Y., Vikhrov E. V., Zelener B. B., Zelener B. V. // JETP Lett. — 2023. — Vol. 117. — No. 2. — P. 116–121 Bronin S. Y., Vikhrov E. V., Zelener B. B., Zelener B. V. // JETP Lett. — 2023. — Vol. 117. — No. 2. — P. 116–121 Gorman G. M., Warrens M., Bradshaw S., Killian T. // Phys. Rev. Lett. — 2021. — Vol. 126. — No. 8. — P. 085002 Gorman G. M., Warrens M., Bradshaw S., Killian T. // Phys. Rev. Lett. — 2021. — Vol. 126. — No. 8. — P. 085002 Julienne P. S., Vigué J. // Phys. Rev. A. — 1991. — Vol. 44. — No. 7. — P. 4464 Julienne P. S., Vigué J. // Phys. Rev. A. — 1991. — Vol. 44. — No. 7. — P. 4464 Tobias W. G., Hemingway B., Peil S. // Phys. Rev. Lett. — 2025. — Vol. 134. — No. 4. — P. 043401 Tobias W. G., Hemingway B., Peil S. // Phys. Rev. Lett. — 2025. — Vol. 134. — No. 4. — P. 043401 Zhang J., Shi T., Miao J., Chen J. // AAPPS Bull. — 2023. — Vol. 33. — No. 1. — P. 10 Zhang J., Shi T., Miao J., Chen J. // AAPPS Bull. — 2023. — Vol. 33. — No. 1. — P. 10 Zhang R., Cheng Y., Zhang P., Zhai H. // Nat. Rev. Phys. — 2020. — Vol. 2. — No. 4. — P. 213–220 Zhang R., Cheng Y., Zhang P., Zhai H. // Nat. Rev. Phys. — 2020. — Vol. 2. — No. 4. — P. 213–220 Laflamme C., Evans W., Dalmonte M., Gerber U., Mejá-Dáz H., Bietenholz W., Wiese U. J., Zoller P. // Ann. Phys. — 2016. — Vol. 370. — P. 117–127 Laflamme C., Evans W., Dalmonte M., Gerber U., Mejá-Dáz H., Bietenholz W., Wiese U. J., Zoller P. // Ann. Phys. — 2016. — Vol. 370. — P. 117–127 Hartmann H., Schneider R. // Z. Anorg. Allg. Chem. — 1929. — Vol. 180. — No. 1. — P. 275–283 Hartmann H., Schneider R. // Z. Anorg. Allg. Chem. — 1929. — Vol. 180. — No. 1. — P. 275–283 Salumbides E., Maslinskas V., Dildar I., Wolf A., van Duijn E. J., Eikema K., Ubachs W. // Phys. Rev. A. — 2011. — Vol. 83. — No. 1. — P. 012502 Salumbides E., Maslinskas V., Dildar I., Wolf A., van Duijn E. J., Eikema K., Ubachs W. // Phys. Rev. A. — 2011. — Vol. 83. — No. 1. — P. 012502 Derevianko A. // Phys. Rev. Lett. — 2001. — Vol. 87. — No. 2. — P. 023002 Derevianko A. // Phys. Rev. Lett. — 2001. — Vol. 87. — No. 2. — P. 023002 Mills M., Puri P., Yu Y., Derevianko A., Schneider C., Hudson E. R. // Phys. Rev. A. — 2017. — Vol. 96. — No. 3. — P. 033402 Mills M., Puri P., Yu Y., Derevianko A., Schneider C., Hudson E. R. // Phys. Rev. A. — 2017. — Vol. 96. — No. 3. — P. 033402 Machholm M., Julienne P. S., Suominen K. A. // Phys. Rev. A. — 2001. — Vol. 64. — No. 3. — P. 033425 Machholm M., Julienne P. S., Suominen K. A. // Phys. Rev. A. — 2001. — Vol. 64. — No. 3. — P. 033425 Dinneen T. P., Vogel K. R., Arimondo E., Hall J. L., Gallagher A. // Phys. Rev. A. — 1999. — Vol. 59. — No. 2. — P. 1216 Dinneen T. P., Vogel K. R., Arimondo E., Hall J. L., Gallagher A. // Phys. Rev. A. — 1999. — Vol. 59. — No. 2. — P. 1216 Zelener B., Vilshanskaya E., Morozov N., Saakyan S., Bobrov A., Sautenkov V., Zelener B. // Phys. Rev. Lett. — 2024. — Vol. 132. — No. 11. — P. 115301 Zelener B., Vilshanskaya E., Morozov N., Saakyan S., Bobrov A., Sautenkov V., Zelener B. // Phys. Rev. Lett. — 2024. — Vol. 132. — No. 11. — P. 115301