Kalte materie und laser Der Laserkühlschrank Kalte materie und laser Manuel Kainz

Makroskopische Quanteneffekte Supraleitung Verlust des elektrischen Widerstands ab einer kritischen Temperatur Suprafluidität Verlust innerer Reibung und nahezu ideale Wärmeleitfähigkeit

Kalte Materie Temperaturbereich Tiefste Temperatur - Nahe des absoluten Nullpunktes der Temperaturskala - 0K bzw. -273,15°C Tiefste Temperatur ~100pK bzw. 10-10 K

Temperatur und mittlere kinetische Energie Ideales Gas

Temperatur und mittlere kinetische Energie Ideales Gas 𝐸 𝑘𝑖𝑛 = 3 2 𝑘 𝐵 𝑇= 1 2 𝑚 𝑣²

Temperatur und mittlere kinetische Energie Ideales Gas 𝐸 𝑘𝑖𝑛 = 3 2 𝑘 𝐵 𝑇= 1 2 𝑚 𝑣² Maxwell-Boltzmann-Verteilung p(v)

Temperatur und mittlere kinetische Energie Ideales Gas 𝐸 𝑘𝑖𝑛 = 3 2 𝑘 𝐵 𝑇= 1 2 𝑚 𝑣² Maxwell-Boltzmann-Verteilung p(v) Die Temperatur eines Gases spiegelt sich also in der kinetischen Energie der Atome wieder

Temperatur und mittlere kinetische Energie Ideales Gas 𝐸 𝑘𝑖𝑛 = 3 2 𝑘 𝐵 𝑇= 1 2 𝑚 𝑣² Maxwell-Boltzmann-Verteilung p(v) Die Temperatur eines Gases spiegelt sich also in der kinetischen Energie der Atome wieder Atome abbremsen – Temperatur senken

Abbremsen von Teilchen mit Laser Laserstrahl -hohe Intensität -scharfe Bündelung -große Kohärenzlänge

Abbremsen von Teilchen mit Laser Laserstrahl -hohe Intensität -scharfe Bündelung -große Kohärenzlänge Vereinfachung durch 2-Niveau-Modell Grundzustand E1 Angeregter Zustand E2

Wechselwirkung über 2-Niveau-Modell Wechselwirkung von Photon und Atom: Photon mit Frequenz 𝜈 𝑃 𝜈 𝑝 ≥ Δ𝐸 ℎ

Wechselwirkung über 2-Niveau-Modell Wechselwirkung von Photon und Atom: Photon mit Frequenz 𝜈 𝑃 𝜈 𝑝 ≥ Δ𝐸 ℎ ⟹ Absorption ⟹ Angeregter Zustand E2

Wechselwirkung über 2-Niveau-Modell Wechselwirkung von Photon und Atom: Photon mit Frequenz 𝜈 𝑃 𝜈 𝑝 ≥ Δ𝐸 ℎ ⟹ Absorption ⟹ Angeregter Zustand E2 Impulsübertrag in jene Richtung, in die sich die Photonen bewegen

Abgabe des Photons Stimulierte Emission Abstrahlung in Richtung des eingestrahlten Photons Kein Netto-Impulsübertrag auf das Atom

Abgabe des Photons Stimulierte Emission Abstrahlung in Richtung des eingestrahlten Photons Kein Netto-Impulsübertrag auf das Atom Spontane Emission Abstrahlung in zufällige Richtung Statistisch gleichverteilt Netto-Impulsübertrag in Vorzugsrichtung der Photonen

Abbremsen der Atome Beschleunigung in Vorzugsrichtung der Photonen

Abbremsen der Atome Beschleunigung in Vorzugsrichtung der Photonen Einstrahlen von Photonen aus allen Raumrichtungen

Abbremsen der Atome Beschleunigung in Vorzugsrichtung der Photonen Einstrahlen von Photonen aus allen Raumrichtungen

Zusammenfassung Zusammenhang der Temperatur mit der kinetischen Energie der Teilchen Reduktion der kinetischen Energie bedeutet senken der Temperatur Ausnützung der Impulserhaltung bei Absorption und Emission Gleichförmige Bestrahlung im Raum bremst die Atome Kühlen des Systems