Bose-Einstein-Kondensation in magnetischen und optischen Fallen

58 Kapitel 4. Kühlung von atomaren Gasen und Fallen für neutrale Teilchen
diesem Grund möglichst gute Linsen und verstimmt den Abbildungslaser stark gegen die
Absorptionsfrequenz der Atome. Dann wird die Wolke zwar für den Laser nahezu transparent,
aber Beugungseffekte bewirken Phasenverschiebungen, die mit einer speziellen Abbildungstechnik
sichtbar gemacht werden können (Phase-Contrast Imaging), das heißt die
Streuung des Lichts durch die Atome bewirkt eine Änderung der Laserpolarisation. Läßt
man dieses Licht mit dem ursprünglichen Strahl interferieren, erhält man ein Beugungsbild,
welches eine eindeutige Abbildung der Verteilung der Atome zeigt.
4.9 Neueste experimentelle Ergebnisse
Nach den bisher genannten Gruppen haben es auch einige andere geschafft, Bose-Einstein
Kondensate mit Alkalimetallen herzustellen und mittlerweile existieren weltweit fast zwanzig
Labore, die dazu in der Lage sind.
Quantenstatistisch gesehen sollte es mit molekularem Wasserstoff aufgrund der geringeren
Masse allerdings bereits bei höheren Temperaturen möglich sein, die Kondensation zu
erreichen. Eine Gruppe am MIT hatte bereits einige Jahre zuvor eine eigens entwickelte
Methode der Verdampfungskühlung angewendet, war aber nicht zum Ziel gelangt. Es fehlten
UV-Laser, deren Frequenzen für diese Atome geeignet sind. Eine Weiterentwicklung
der Verdampfungskühlung ermöglichte Tom Greytak und Daniel Kleppner vom MIT im
Juni 1998 die Erzeugung des ersten Bose-Einstein Kondensates aus Wasserstoff [46].
Für Moleküle sind die Probleme immer noch groß. Das liegt an der komplizierten Niveaustruktur,
die schnelle Absorption und Emission von Photonen verhindert. John Doyle
und Mitarbeitern von der Harvard Universität ist es erstmals 1998 gelungen, eine CaH-
Wolke in einer Magnetfalle auf etwa 400mK abzukühlen [121]. Ihr Verfahren verwendet
3 He als Puffergas, an das die CaH-Moleküle einen Teil ihrer Energie durch elastische Stöße
abgeben. Das Helium thermalisiert wiederum mit der kryogenen Vakuumapparatur. Die
gemessene Temperatur ist allerdings noch weit von der theoretischen Übergangstemperatur
zum Bose-Einstein Kondensat entfernt.
4.10 Anwendungen neben der Bose-Einstein-Kondensation
Es hat sich gezeigt, daß die Laserkühlung nicht nur zur Erzeugung von Bose-Einstein-
Kondensaten, sondern auch auf anderen Gebieten sehr nützlich sein kann. Im folgenden
sollen einige ausgewählte Beispiele dargestellt werden [25,75,77,92]. Zu den nicht dargestellten,
aber nicht weniger wichtigen Gebieten zählen sowohl Anwendungen in der Atomlithografie
als auch in der Meterologie, Quantenoptik, Festkörperphysik, Biologie und Genetik.
4.10.1 Atomoptik
Die De-Broglie-Wellenlänge eines Atoms ist für geringe Geschwindigkeiten derart groß,
daß die Welleneigenschaften der Atome in den Vordergrund treten. Dadurch können opti-