Startseite
Podcasts
Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05 Podcast
Atomlaser und Phasenkohärenz atomarer Bose-Einstein-Kondensate

Atomlaser und Phasenkohärenz atomarer Bose-Einstein-Kondensate

Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05 vor 26 Jahren

0:00

In der vorliegenden Arbeit wird über die erstmalige kontinuierliche
Auskopplung von Atomen aus einem atomaren Bose-Einstein-Kondensat
berichtet. Es wurde so eine kohärente Strahlquelle für
Materiewellen entwickelt, die aufgrund ihrer Analogie zu der
Erzeugung von Licht in einem Laser als Atomlaser bezeichnet wird.
In einer neu entwickelten magnetischen Ioffe-Falle mit einem
äußerst stabilen Fallenpotential wurden dazu Bose-Einstein-
Kondensate aus 87Rb Atomen erzeugt. Mit Hilfe von kontinuierlich
eingestrahlten Radiofrequenzwellen konnte das gefangene kohärente
Materiefeld eines Bose-Einstein-Kondensats lokal an die frei
propagierenden Eigenzustände des Gravitationspotentials angekoppelt
werden. Es wurde außerdem gezeigt, daß mit Hilfe dieser Meßmethode
eine räumliche Spektroskopie und Manipulation der
Kondensatwellenfunktion auf einer µm-Skala möglich ist. Mit dem
Atomlaser wurden fundamentale Kohärenzeigenschaften eines
Bose-Gases am Phasenübergang zur Bose-Einstein-Kondensation
untersucht. Aus zwei Raumbereichen des gefangenen atomaren Gases
wurden dazuMateriewellen ausgekoppelt und zur Überlagerung
gebracht. Sind die von den beiden Raumbereichen ausgesandten
Materiewellen phasenkohärent, so ergibt sich ein
Materiewellen-Interferenzmuster. Aus dem Kontrast des
Interferenzsignals konnten die Kohärenzeigenschaften des gefangenen
Gases quantitativ bestimmt werden. Die Meßmethode läßt sich dabei
in einer weitgehenden Analogie zu der räumlichen Kohärenzmessung
von Licht in einem Doppelspalt-Experiment verstehen. In der Mitte
des letzten Jahrhunderts wurde in der Theorie erkannt, daß die
fundamentale Eigenschaft makroskopischer Quantenphänomene wie z. B.
der Suprafluidität oder der Supraleitung eine langreichweitige
Phasenkohärenz in den zugrundeliegenden Quantenfeldern ist. Nahezu
50 Jahre nach dieser Erkenntnis wurden die dramatischen Änderungen
in den Kohärenzeigenschaften eines makroskopischen Quantensystems
am Phasenübergang hier erstmals in einem Experiment quantitativ
nachgewiesen. Für die zukünftige Anwendbarkeit des Atomlasers sind
kohärenzerhaltende atomoptische Elemente wichtige Grundbausteine.
Im letzten Teil der Arbeit werden neuere Messungen vorgestellt, bei
denen mit Hilfe von Hyperfein-Raman-Übergängen in einem
magnetischen Fallenpotential ein Spiegel, ein Strahlteiler und ein
Resonator für den Atomlaser entwickelt wurden.