原子与分子的激光冷却对研究低温物理特性具有至关重要性，较低的热激发以及长的相干时间使得系统开始展现出一些新奇的量子特性。随着激光冷却技术的不断发展，原子的冷却温度不断降低。数十年来，不断打破极限的冷原子引起了广泛的研究，使其成为量子计算，量子模拟以及精密测量等诸多领域中极佳的研究平台。特别是在精密测量领域，⁶Li是研究超低温费米气体和研究三电子原子精确测量的理想候选原子，但是因为其最轻的金属质量以及不可分辨的激发态能级使得一些在其他碱金属常用的低温冷却手段如偏振梯度冷却以及灰色粘胶冷却对⁶Li原子的冷却效果不是很理想，目前国际上已经有通过使用较窄自然线宽的紫外波段的磁光阱来捕获原子从而获得低温⁶Li原子，但是这些冷却手段都没有突破光与原子相互作用的冷却反冲温度极限。

近来，武海斌教授团队报告了使用紫外(UV)激光器构成的磁光阱(MOT)捕获⁶Li原子样品实现了一种具有窄线宽的2S→3P跃迁的UV MOT。其主要机制为利用紫外段反冲频率ω_UV = 2π×314 kHz约为自然线宽Γ_UV = 2π×754 kHz的一半这一特性，在实验中观察到16µK的温度，打破了多普勒冷却极限(18µK)，约为反冲温度极限的一半，原子团的相空间密度相比较红光磁光阱提高了20倍。

实验中原子初始被装载到671nm波长的红光磁光阱中，获得了300µK的1×10⁸个原子，紧接着323nm波长的紫外激光被打开从而形成UV MOT人，如图1所示，固定冷却光和回泵光的光强比2：1，以及两支光的双光子失谐为-0.4Γ_UV。将紫外激光器通过光梳系统锁定，获得Hz量级稳定性，从而精确调整冷却光频率失谐。实验观察到当单光子失谐接近共振，UV的冷却光光强减弱到0.04倍的饱和光强时，获得了16µK的冷却温度，如图2所示。该温度突破了光子反冲极限，达到了反冲温度的二分之一。对冷却过程进行了数值模拟来解释冷却效果，实验结果与理论模拟符合的较好。该项研究可以为冷原子精密测量研究或者超冷费米气体研究，提供良好的初始原子气体。相关研究结果发表在Science China Physics, Mechanics & Astronomy 66, 280313 (2023)。

图1：双色磁光阱实验装置图。

图2：冷却温度随冷却光不同功率密度的变化。TR为反冲温度极限，TD为多普勒冷却温度极限。其中红色、绿色、蓝色点分别对应冷却光和再泵浦光功率密度比为2、1、0.5。