Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

104 KAPITEL 4. KOHÄRENTE WELLENPAKETDYNAMIK
stabil über viele Solitonperioden beobachtet werden konnten. Die beobachtete Beziehung
zwischen Größe und Atomzahl passt gut zum erwarteten Wert für das fundamentale
Soliton nach Gl. 3.57.
Ungeklärt blieben bisher einige auffällige Details der Messung. Dazu gehört die Frage,
warum sich ein großer Teil der anfänglich 1000 Atome nicht zum Soliton entwickelt
und, eng verknüpft damit, warum die Wellenpakete bis t ≈ 20 ms eine räumliche Breite
zeigen, die sehr viel größer als diejenige des folgenden Solitons ist. Da die Unterschiede
zwischen verschiedenen Realisierungen, bei gleichen Parametern, sehr groß sein können,
lässt sich aus einer einzelnen Zeitreihe noch keine Antwort auf diese Fragen ableiten. Um
zu beobachten, welche Prozesse ”
im Durchschnitt“ bei der Solitonbildung ablaufen, wurden
deshalb mehrere Bilder aus Experimenten mit identischen Parametern aufsummiert.
Dies hat den zusätzlichen positiven Effekt, dass das Rauschen der Absorptionsbilder reduziert
wird 11 .
Die Resultate sind in Abb. 4.9 als 3d-Darstellung der optischen Dichte gezeigt, gemittelt
wurde über fünf Experimente. Im ersten Bild nach 15 ms ist noch der sich entfernende
Braggpuls am Rand des Ausschnitts zu erkennen. Aus dem an die Bandkante präparier-
0.25
15ms
25ms
OD (t=35ms)
0.15
0.05
280m
35ms
z
-240
0
x[ m]
240
45ms
x
Abbildung 4.9: Verdeutlichung der Solitondynamik durch Summation von jeweils fünf Experimenten
bei identischen Parametern: (a) Am Bildrand erkennt man für t = 15 ms die mittels
Braggpuls entfernten Atome. Aus dem an der Bandkante präparierten Ensemble bildet sich ein
Soliton auf einem Untergrund aus. Während der Untergrund rasch zerfließt, bis er für t > 45 ms
nicht mehr erkennbar ist, behält das Soliton seine Form bei. (b) Aus Querschnitten durch die
summierten Absorptionsbilder lässt sich die Atomzahl im Soliton und im Untergrund bestimmen.
Die Analyse der Breite des Untergrunds bestätigt die Annahme, dass dieser Teil des Ensembles im
Impulsraum mit den Quasiimpulsen bei verschwindender Dispersion k ∞ überlappt. Für t = 35 ms
befinden sich nur 20% der Atome im Soliton, während die restlichen 80% den Untergrund bilden.
ten Ensemble bildet sich ein zentrales Maximum auf einem breiteren Untergrund aus.
Deutlich erkennt man für die folgenden dargestellten Zeiten zwischen 25 ms und 45 ms,
11 Um kleine Variationen der räumlichen Positionen der Solitonen zu eliminieren, wurden die einzelnen
Bilder so verschoben, dass die Dichtemaxima auf dieselbe Stelle fallen.