Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

Kapitel 5
Resümee und Ausblick
5.1 Resümee
Zielsetzung dieser Arbeit:
Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Wellenpaketdynamik eines verdünnten bosekondensierten
87 Rb Gases. Diese wird durch die lineare Dispersion, auf Grund der endlichen
Impulsbreite der Materiewelle, und durch die nichtlineare Wechselwirkung zwischen
den Atomen durch s-Wellen-Streuung bestimmt. Das besondere Interesse bestand dabei
an der experimentellen Erzeugung heller atomarer Solitonen. Sie entstehen falls sich
die Effekte der Dispersion und der Nichtlinearität kompensieren. Es bildet sich eine lokalisierte
Materiewelle mit zeitunabhängiger Dichteverteilung aus. In einem BEC mit
repulsiver Wechselwirkung, wie es für 87 Rb der Fall ist, erfordert dies eine anomale Dispersion
des Ensembles. Die Dispersion des Wellenpakets kann sowohl in der Größe als
auch im Vorzeichen geändert werden, indem man das BEC einem periodischen Potential
kontrollierbarer Tiefe aussetzt und den Quasiimpuls gezielt verändert.
Experimenteller Aufbau:
Es wurde zunächst eine Apparatur zur Erzeugung von Bose-Einstein Kondensaten aus
87 Rubidium Atomen - als Quelle kohärenter Materiewellen - errichtet und charakterisiert.
Der Beginn meiner Promotion stellte gleichzeitig den Anfang der Aufbauphase des
Experiments dar. Es konnte auf keine Vorarbeiten zurückgegriffen werden. Das experimentelle
Design orientiert sich weitgehend an den Standardmethoden zur Erzeugung
ultrakalter atomarer Gase. Einer zweistufigen Phase der Laserkühlung in einem Funnel
und einer dreidimensionalen magneto-optischen Falle schließt sich der Transfer der
Atomwolke in eine rein magnetische Falle an. Der BEC-Phasenübergang wurde durch
Verdampfungskühlung in der verwendeten TOP-Falle beobachtet.
Die Experimente zur Untersuchung der Materiewellendynamik wurden in einem Wellenleiter,
realisiert durch eine optische Dipolfalle, durchgeführt. Dieser kann die Atome
gegen die Gravitation halten, erlaubt aber gleichzeitig die freie Propagation entlang der
Strahlachse. Der Kühlungsprozeß wurde zur Erzeugung reiner Kondensate in der Dipolfalle
leicht modifiziert. Eine vorgekühlte Wolke wird in das kombinierte Potential
aus Wellenleiter und einer weiteren zweidimensionalen optischen Falle, dem Haltestrahl,
transferiert und dort durch Verdampfungskühlung kondensiert. Mit dem Abschalten des