Helle atomare Solitonen - KOPS - Universität Konstanz

4.2. DISPERSIONSMANAGEMENT 89
größer als das Auflösungsvermögen der Abbildung und zudem optisch weniger dicht als
die Wolken in der Dipolfalle ist, erhält man eine genauere Bestimmung der Atomzahl
(vgl. Abschnitt 1.5). Erst dadurch konnte die gute Übereinstimmung von Theorie und
Experiment erreicht werden.
Das Absorptionsbild für t = 30 ms zeigt, dass bei diesem Experiment kein Kondensat
erzeugt wurde, obwohl der experimentelle Ablauf identisch demjenigen bei den anderen
Realisierungen war. Ein möglicher Grund dafür könnte eine Positionsveränderung der
Magnetfalle sein, die in Zusammenhang mit anderen Experimenten beobachtet wurde.
Durch diese Veränderung wird der Transfer der Wolke in die Dipolfalle gestört und eine
Kondensation in dieser verhindert.
4.2 Dispersionsmanagement
Einordnung der Experimente
Der Begriff des ”
Dispersionsmanagement“ stammt ursprünglich aus der nichtlinearen
Optik. Er beschreibt dort die unterdrückte Dispersion von optischen Pulsen in Glasfasern,
in denen der Dispersionskoeffizient räumlich periodisch moduliert ist ([149] und
Referenzen darin). Er wird heute in der Atomoptik verallgemeinert für die geänderte Dispersion
in periodischen Potentialen benutzt. Die folgende kurze Zusammenfassung bisher
weltweit publizierter Arbeiten bezieht sich alleine auf Experimente, die in schwachen
Potentialen (V 0 < 10 E r ) durchgeführt wurden. Von denjenigen, die in tiefen optischen
Gittern stattfinden, sei hier stellvertretend nur die Arbeit von Greiner et al. erwähnt. In
ihr wird eindrucksvoll die Beobachtung des ”
lange“ vorhergesagten Mott-Isolator-Übergangs
[150, 151] beschrieben.
Erste Experimente in dieser Richtung wurden schon mit kalten Atomen durchgeführt,
wobei bekannte Effekte aus der Festkörperphysik wie Blochoszillationen [120], Landau-
Zener-Tunneln [152, 153] und ”
Wannier-Stark-Ladders“ [154, 153] beobachtet wurden.
Diese Experimente wurden teilweise mit Kondensaten in modifizierter Art wiederholt
[19, 155, 156]. Weiterhin wurde die verschobene Frequenz der Dipolschwingungsmode
eines Kondensats auf Grund der veränderten Dispersionsrelation untersucht [157, 158].
Die kohärente Präparation eines BEC in den verschiedenen Energiebändern, sowie deren
Anwendung als Beschleuniger und Strahlteiler von Materiewellen ist Bestandteil einer
weiteren Arbeit [159].
Im Gegensatz zu den oben genannten Experimenten, bei denen die Bewegung des
Massenschwerpunkts bzw. die Impulsverteilung der Wolke nach Abschalten des optischen
Gitters im freien Fall studiert wurde, konzentriert sich diese Arbeit auf die zeitlichen
Entwicklung der Ortsverteilung der atomaren Wolke. Dies wird ermöglicht durch die beschriebene
Präparation des Kondensats in der optischen Dipolfalle, die die Atome gegen
die Gravitation hält, aber die Expansion des Wellenpakets entlang des Wellenleiters erlaubt.
Die Beobachtungszeit kann damit auf mehrere hundert Millisekunden ausgedehnt
werden, einen Größenordnung länger als dies für Experimente im freien Fall möglich ist.
Eine ähnliche Untersuchung, wie die im folgenden Anschnitt 4.2.1 beschriebene, wurde
in der Gruppe von M. Inguscio durchgeführt, allerdings wiederum mit Kondensaten im
freien Fall und für kurze Beobachtungszeiten [160].
In der nichtlinearen Optik sind ebenfalls einige Experimente durchgeführt wurden,
deren physikalischer Ansatz demjenigen in der vorliegenden Arbeit vergleichbar ist [161,