Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

46 KAPITEL 2. ERZEUGUNG UND NACHWEIS EINES BEC
peratur liegt eine thermische Wolke vor, darunter ist das Ensemble zunächst teilweise
kondensiert. Die blauen und roten Kurven stellen die Fitkurven an den thermischen
bzw. kondensierten Anteil dar. Im untersten Bild ist der thermische Anteil fast ganz verschwunden.
Da das Kondensat selbst keine Entropie besitzt, ist eine Temperaturangabe
immer auf die thermische Wolke bezogen. Man kann anhand des untersten Bildes gut
erkennen, dass es bei der Erzeugung ultrakalter Gase heutzutage eher das Problem gibt,
eine sinnvolle Temperatur zu bestimmen als die tiefen Temperaturen zu erreichen 12 .
2.2.3 Anisotrope Expansion
Die Kondensate in Abb. 2.3(a) haben eine anisotrope Form mit der längeren Achse in z-
Richtung, während die thermische Wolke isotrop expandiert. Aus den bereits genannten
Gründen ist das Aspektverhältnis der expandierten Kondensate gegenüber der räumlichen
Symmetrie der Magnetfalle für lange Fallzeiten t TOF gerade invertiert. Aus den
Bildern nach 18 ms Fallzeit in Abb. 2.3(a) und Gauß-Fits an die Daten liest man ein
Aspektverhältnis von σ x /σ z ≃ 0.6 ab. Dies entspricht nicht ganz dem erwarteten Wert
von 1/ √ 8 = 0.35. Die Fallzeit ist mit 18 ms noch zu kurz. Die Form der Kondensate
wird nicht vollständig von der Geschwindigkeitsverteilung bestimmt, sondern noch von
der anfänglichen Ortsverteilung beeinflusst.
Die beschriebene Vorgehensweise hat sich als sehr robuste Methode der Erzeugung von
bosekondensierten Gasen erwiesen. Die angegeben Werte für die Fallenfrequenzen, Zeiten
und Atomzahlen sind typische Werte. Der Kondensationsprozess hat sich als unempfindlich
gegenüber der Variation der Parameter herausgestellt, solange die drei am Anfang
dieses Kapitels beschriebenen Bedingungen erfüllt sind.
2.3 Kondensation in der Dipolfalle
Die in Kapitel 4 vorgestellten Experimente beschreiben die Dynamik kohärenter Wellenpakete
in einem eindimensionalen Wellenleiter. Dazu muss das Kondensat in diesen
transferiert werden. Aus den in Abschnitt 1.4 genannten Gründen sind wir dazu übergegangen,
das Ensemble nicht in der Magnetfalle, sondern in einer dreidimensionalen
Dipolfalle (bestehend aus Wellenleiter und Haltestrahl) zu kondensieren.
Prinzip der Verdampfungskühlung in der Dipolfalle
Dipolfallen besitzen nach Gl. 1.11 eine endliche Fallentiefe 13
U = Ω(r)2
4δ
= Γ2
8δI s
I 0 .
In ihnen die Verdampfungskühlung schon eingebaut“. Man spricht von so genannter
”
” build in evaporation“ im Gegensatz zur forced evaporation“ bei der COD- und RF-
”
Kühlung. Da jede Falle endlich tief ist, benutzt man den Ausdruck jedoch nur, falls
chemisches Potential und die Fallentiefe von ähnlicher Größenordnung sind. Durch das
12 Meines Wissens liegt die tiefste gemessene Temperatur mittlerweile bei 500 pK [84].
13 Zur Vereinfachung wurde die Verstimmungen δ D1 = δ D2 = δ des Dipolfallenlasers gegenüber den
beiden Feinstrukturlinien als identisch angenommen.