Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

114 KAPITEL 5. RESÜMEE UND AUSBLICK
Über die Beobachtung von Solitonen hinaus, ist das System geeignet, weitere vorhergesagte,
aber experimentell noch nicht bestätigte Effekte zu untersuchen. Einer davon
ist die so genannte Modulationsinstabilität 2 . Es handelt sich dabei um die Instabilität
einer ausgedehnten (idealerweise) homogenen Wellenfunktion gegenüber (sinusförmigen)
Modulationen der Dichteverteilung. Sie tritt jedoch nur in Systemen mit attraktiver(repulsiver)
Wechselwirkung und normaler(anomaler) Dispersion auf [187, 188, 189,
190]. In den bisher durchgeführten Experimenten wurde sie nicht beobachtet, da zumindest
für kleine Atomzahlen die Materiewelle durch die kinetische Energie der verwendeten
kleinen Wellenpakete stabilisiert wird. Ihre Beobachtung sollte möglich sein, wenn man
gezielt BECs großer räumlicher Breite erzeugt, und durch ein äußeres Potential eine
geeignete ”
Störung“ aufprägt.
Momentaner Gegenstand der Untersuchungen ist das so genannte ”
self-trapping“
atomarer Wellenpakete. Man präpariert dazu ein BEC in einem tiefen Potential (V 0 >
5 E r ) im Zentrum der Brillouinzone. Von Trombettoni und Smerzi wurde vorhergesagt,
dass sich nach einer anfänglichen Phase der Expansion ein Zustand einstellt, der seine
räumliche Breite beibehält [118, 191]. Dies stellt jedoch kein solitonisches Verhalten dar,
sondern ist eine Folge des Zusammenspiels von nichtlinearer Wechselwirkung und der
Tunneldynamik zwischen benachbarten Potentialtöpfen. Erste Anzeichen dafür wurden
bereits von Thomas Anker beobachtet.
Die Erweiterung dieses Experiments besteht in der Untersuchung von Josephson-
Oszillationen in einem Doppelmuldenpotential [192, 193]. Die dazu notwendigen Änderungen
des Aufbaus sind bereits in Planung und können voraussichtlich in naher Zukunft
von Michael Albiez implementiert werden.
Das Gebiet der Bose-Einstein Kondensation in periodischen Potentialen ist zum gegenwärtigen
Zeitpunkt so dynamisch, dass es nicht lange dauern wird bis zumindest einige
der genannten Effekte demonstriert werden können. Man darf auf weitere Veröffentlichungen
gespannt sein.
2 Dieser Effekt wird für die Entstehung der Solitonzüge im Experiment von Strecker et al. verantwortlich
gemacht [169]. Er konnte jedoch nicht im Detail untersucht werden, da das durchgeführte Experiment
eine komplexe Dynamik aufweist.