Bose-Einstein-Kondensation in magnetischen und optischen Fallen

42 Kapitel 4. Kühlung von atomaren Gasen und Fallen für neutrale Teilchen
Ein Atom kann weiter von seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt werden, wenn der Winkel,
in dem der Laserstrahl zur Bahn des Atoms steht, konstant gehalten wird. Es können
also beispielsweise mehrere Laser nebeneinander angeordnet werden, die jeweils um einen
bestimmten Winkel gedreht sind. Eine weitere Möglichkeit ist die Benutzung eines konvergenten
Strahls (siehe Abbildung 4.3). Dadurch wird die Richtungsänderung der Geschwindigkeit
kompensiert.
Abbildung 4.3: Ablenkung eines Atomstrahls mit konvergentem Laserlicht.
Nehmen wir an, wir hätten einen Atomstrahl, der einer ebenen Laserwelle entgegenläuft.
Die Geschwindigkeiten der einzelnen Atome seien auf beliebige Weise um die Geschwindigkeit
V ′ herum verteilt. Die Verstimmung des Lasers sei so gewählt, daß sie in der Nähe
der durch V ′ bestimmten Resonanzfrequenz der Atome liegt. Ein Atom mit der Geschwindigkeit
V ′ wird so lange abgebremst bis die Verstimmung δ zu groß wird. Andere Atome,
deren Geschwindigkeit in der Nähe von V ′ liegt, werden ebenfalls abgebremst, also die
mit größerer Geschwindigkeit erst in den Resonanzbereich, dann zu geringeren Geschwindigkeiten,
bis die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit den Photonen sehr gering
wird. Langsamere Atome werden ebenfalls noch zu etwas geringeren Geschwindigkeiten
gebremst. Durch diese Vorgänge werden die Atome sich bei einer etwas geringeren Geschwindigkeit
als V ′ anhäufen (siehe Abbildung 4.4).
Anzahl Atome
V’
v
Abbildung 4.4: Geschwindigkeitsverteilung eines Atomstrahls vor und nach der Wechselwirkung
mit Laserlicht einer festen Frequenz.
Leider läßt sich mit diesem Verfahren nur eine geringe Zahl der Atome um einen kleinen
Betrag abbremsen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu überwinden, ist, die Frequenz