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Bose-Einstein-Kondensation (BEC). Gliederung Was ist BEC? Ioffe-Pritchard Falle Evaporatives Kühlen Gross-Pitaevskii Gleichung Nachweismethode: „absorption.

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1 Bose-Einstein-Kondensation (BEC)

2 Gliederung Was ist BEC? Ioffe-Pritchard Falle Evaporatives Kühlen Gross-Pitaevskii Gleichung Nachweismethode: „absorption imaging“ Interferenz zweier BECs Zusammenfassung

3 Was ist BEC? 20er Jahre: Vorhersage der BEC Grundvoraussetzung: Atome sind Bosonen BEC: Alle Atome befinden sich im Grundzustand des Systems Notwendigkeit von ultratiefen Temperaturen und geeigneten Teilchendichten

4 Ioffe-Pritchard-Falle

5 Evaporatives Kühlen Prinzip: Systematisches Entfernen der energiereichsten Atome Laserkühlen: Mikroskopische Effekte der einzelnen Atome wichtig Evaporatives Kühlen: Wechselwirkung der Atome entscheidend

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11 Gross-Pitaevskii Gleichung Unter Berücksichtigung der interatomaren Wechselwirkung erhält man:

12 sonst

13 In der Falle sehen die Atome die Summe aus zwei Potentialen: Fallenpotential (parabolisch) Wechselwirkungspotential BEC-Bereich: Gesamtenergie konstant Außerhalb: Nur Fallenpotential

14 „absorption imaging“ Beleuchtung der Kondensats mit nahresonantem Laser Aufnahme eines Schattenbildes mithilfe einer CCD-Kamera Referenzaufnahme ohne Atomwolke

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16 Rasante Entwicklung in der Erforschung von BEC in den 90er Jahren schafften drei Gruppen die Herstellung eines BECs: Cornell & Wieman (Rubidium) Ketterle (Natrium) Hulet (Lithium) Alkali-Atome besitzen nur ein Valenzelektron und lassen sich gut Laser-Kühlen. 2001: Nobelpreis für Cornell, Wieman und Ketterle.

17 Erste BEC mit Rubidiumatomen (1995) Eric A. Cornell, Carl E. Wieman et al.

18 Woher kommt diese Anisotropie? Wechselwirkung beschleunigt richtungsabhängig!

19 Ketterle et al. (1997) Interferenz zweier BECs

20 Interferenzstreifen Beweis für die Kohärenz des Kondensats

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23 Zusammenfassung BEC: Alle Atome im Grundzustand! Beschreibung durch eine makroskopische Wellenfunktion Realisierung prinzipiell mit allen Bosonen möglich (z.B. auch Exzitonen) Phasenübergang ab D = Anisotrope Geschwindigkeitsverteilung des Kondensats Interferenz zweier Kondensate beweist deren große Kohärenzlänge (Anwendung: z.B. Atomlaser)


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