Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

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4 INHALTSVERZEICHNIS genau eingestellt und die Materiewellen direkt im Ortsraum beobachtet werden. Dadurch wurde die Untersuchung von bekannten Effekten wie Blochoszillationen [19] oder Landau-Zener Tunneln [24] mit bisher nicht gekannter Präzision möglich. Die Möglichkeiten, die das atomoptische System bietet, sind so vielseitig, dass sich daraus mittlerweile ein eigenes Forschungsgebiet entwickelt hat. In dieser Arbeit wird neben der Beobachtung von Solitonen das Studium der geänderten Dispersion in diesen optischen Gittern im Vordergrund stehen. Um das Wechselspiel zwischen Dispersion und Nichtlinearität beobachten zu können, müssen beide Effekte von gleicher Größenordnung sein. Im Gegensatz zur Optik, in der nichtlineare Effekte erst untersucht werden konnten, nachdem ultrakurze Laserpulse hoher Intensität verfügbar waren, ist die Wechselwirkung in Bose-Einstein Kondensaten so stark, dass der Einfluss der Nichtlinearität die Dynamik in (fast) allen Experimenten dominiert 2 . Dieser Umstand führt dazu, dass in der vorliegenden Arbeit der Erzeugung von bosekondensierten Ensembles mit möglichst wenigen Atomen (d.h. geringer Wechselwirkung) eine besondere Bedeutung zukommt. Gliederung dieser Arbeit Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil befasst sich mit der experimentellen Realisierung eines Bose-Einstein Kondensats aus 87 Rubidium Atomen. Es konnte dabei nicht auf Vorarbeiten aufgebaut werden. Der Aufbau begann mit der Umwandlung eines leeren Büros in ein Labor. In Kapitel 1 werden zunächst der experimentelle Aufbau und die grundlegenden Mechanismen der Physik ultrakalter Atome diskutiert. Der Ablauf des Kondensationsprozesses und der Nachweis des Phasenübergangs werden im darauf folgenden Kapitel 2 beschrieben. Für das Verständnis dieser beiden Kapitel wird die Theorie der Bose-Einstein Kondensation nicht benötigt. Es genügt zu Wissen, dass der Phasenübergang einsetzt, wenn die Phasenraumdichte den kritischen Wert nach Gleichung 1 überschreitet. Der zweite Teil befasst sich mit der Theorie und den experimentellen Ergebnissen zur Dynamik kohärenter Materiewellen in periodischen Potentialen. In Kapitel 3 werden die theoretischen Grundlagen diskutiert, die für das Verständnis der experimentellen Ergebnisse notwendig sind. Nach einer Einführung in die BEC-Theorie konzentriert sich dieses Kapitel auf die Bewegungsgleichung eines Kondensats in optischen Gittern, sowie auf die Theorie atomarer Solitonen. Die Diskussion der durchgeführten Experimente erfolgt in Kapitel 4. Die Hauptschwerpunkte liegen dabei auf Untersuchungen zur Änderung der Dispersion in periodischen Potentialen, sowie zur Erzeugung heller Solitonen am Rand der Brillouinzone, so genannter Gap-Solitonen. Die Arbeit schließt in Kapitel 5 mit einem Resümee und einem Ausblick auf Experimente, die mit der bestehenden Apparatur möglich sind. 2 Diese Aussage steht nicht im Widerspruch zum 4. Punkt der Aufzählung aus dem vorangegangen Abschnitt, wie in Kapitel 3 erläutert wird.
Teil I Erzeugung eines Bose-Einstein Kondensats aus 87 Rb Atomen
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Seite 7 und 8: Einleitung Bose, Einstein und eine
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Seite 38 und 39: -4 z[10 m] 32 KAPITEL 1. EXPERIMENT
Seite 44 und 45: 38 KAPITEL 2. ERZEUGUNG UND NACHWEI
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54 KAPITEL 2. ERZEUGUNG UND NACHWEI
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Kapitel 3 Theorie In diesem Kapitel
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3.1. BOSE-EINSTEIN KONDENSATION 59
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3.2. BEEINFLUSSUNG DER DYNAMIK 67 3
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3.3. NICHTLINEARE DYNAMIK KOHÄRENT
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3.4. NUMERISCHE LÖSUNGEN 81 die Op
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Kapitel 4 Dynamik kohärenter Mater
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4.1. MESSUNGEN ZUR CHARAKTERISIERUN
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aZeit[ms] 4.1. MESSUNGEN ZUR CHARAK
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Kapitel 5 Resümee und Ausblick 5.1
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5.2. AUSBLICK 113 für Atome mit re
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Literaturverzeichnis [1] S.N. Bose.
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LITERATURVERZEICHNIS III [27] S. Ch
Seite 125 und 126:
LITERATURVERZEICHNIS V [56] J. Dali
Seite 127 und 128:
LITERATURVERZEICHNIS VII [87] D.M.
Seite 129 und 130:
LITERATURVERZEICHNIS IX [117] C.M.
Seite 131 und 132:
LITERATURVERZEICHNIS XI [148] R.G.
Seite 133 und 134:
LITERATURVERZEICHNIS XIII [175] A.E
Seite 135 und 136:
Danksagung An dieser Stelle möchte
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