Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

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chussets [7], deren Wahl auf Natrium fiel. Beide Elemente erfüllten die oben genannten
Anforderungen. In der Gruppe um Randall Hulet in Houston/Texas wurden ebenfalls
noch 1995 erste Anzeichen der Kondensation von wenigen Tausend Lithiumatomen [8, 31]
beobachtet, der zwingende Beweis dafür erfolgte jedoch erst ein gutes Jahr später [32].
Es waren die ersten Kondensate eines Elements mit negativer Streulänge. Die Leistungen,
die von Cornell, Wieman und Ketterle im Zusammenhang mit Experimenten zur
Bose-Einstein Kondensation erbracht wurden, sind im Jahre 2001 durch die Verleihung
des Nobelpreises gewürdigt worden.
Schließlich gelang 1998 auch die Kondensation von spinpolarisiertem Wasserstoff.
Zunächst erreichte die Gruppe um Simo Jaakkola in Turku/Finnland ein zweidimensionales
Quasikondensat auf einer Heliumoberfläche [33]. Wenig später wurde die Erzeugung
eines 3d-Kondensats im Labor von Thomas Greytack und Daniel Kleppner in Harvard
[34] bekannt. Diese sind zudem die bislang einzigen Experimente in denen die Atome in
einem Kryostaten und nicht durch Laserlicht vorgekühlt werden. Im Laufe der letzten
Jahre hat sich die Zahl der kondensierbaren Elemente auf metastabiles Helium [35, 36],
Kalium [37], Cäsium [38] und Ytterbium [39] erweitert, Chrom könnte möglicherweise
bald hinzu kommen [40]. Zudem ist es mittlerweile gelungen, reine Quantengase aus
Cäsium-, Rubidium- und Natriummolekülen herzustellen [41, 42, 43]. Mit der Erzeugung
kondensierter Gase aus Molekülen fermionischen Lithiums bzw. Kaliums [44, 45, 46] ist
nun auch die Beobachtung des BCS-Übergangs [47] eines entarteten Fermigases [48] in
greifbare Nähe gerückt.
Von den erwähnten Elementen hat sich mittlerweile das Isotop 87 Rb zur ”
beliebtesten“
Spezies entwickelt. Es erfüllt alle physikalisch notwendigen Eigenschaften: es ist
bosonisch, paramagnetisch, besitzt eine positive Streulänge und zeigt ein hohes Verhältnis
von guten zu schlechten Stoßen. Darüberhinaus erleichtert der ”
hohe“ Dampfdruck
(2 · 10 −7 mbar bei 20 ◦ C) die Erzeugung eines atomaren Hintergrundgases im gewünschten
Druckbereich bei Raumtemperatur. Schließlich besitzt Rubidium einen für die Laserkühlung
geeigneten geschlossenen Übergang bei einer Wellenlänge (780 nm), für die
Lasersysteme mit genügend Leistung kommerziell erhältlich sind. Etwa 35 von insgesamt
45 Bose-Einstein Kondensaten weltweit bestehen aus diesem Isotop. Eines davon
ist Gegenstand dieser Arbeit. Es wurde zunächst in Konstanz erzeugt, die Apparatur ist
mittlerweile in Heidelberg neu aufgebaut worden.
Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Herstellung eines entarteten 87 Rb Bosegases.
Dazu werden in Kapitel 1 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.