Diplomarbeit Christian Hauswald

Kapitel 5. Realisierung und Charakterisierung des atomaren Springbrunnens9,5400Temperatur (µK)9,08,58,07,57,06,56,05,51. Peak, t 12. Peak, t 2Temperatur380360340320300280260240220200180Ankunftszeit der Wolke (ms)5,00 50 100 150 200 250 300Zeit (min)160Abbildung 5.8: Dargestellt ist die Änderung der Temperatur der Wolke über einen Zeitraumvon fünf Stunden sowie die Ankunftszeiten t 1 und t 2 der Wolke am Abfrage-Strahl. Zur besserenÜbersichtlichkeit wurden in diesem Graphen keine Messfehler eingetragen.Abbildung 5.8 zeigt, dass die Temperatur T der Wolke innerhalb von fünf Stunden langsamum etwa 3 µK ansteigt, während die Ankunftszeit t 1 der Wolke am Detektionsstrahl mitSchwankungen von ±2 ms nahezu konstant bleibt. Lediglich der Zeitpunkt t 2 des zweitenDurchgangs der Wolke durch den Abfrage-Strahl besitzt eine etwas höhere Fluktuation,jedoch ist dort die Messungenauigkeit aufgrund der deutlich expandierten Wolke auchgrößer. Zusätzlich ist in Abbildung 5.9 eine deutliche Abnahme des Gesamt-Fluoreszenzinnerhalb der Messzeit, repräsentiert durch die Fläche unter den gemessenen Peaks, aufjeweils etwa 50 % des Anfangswerts in der ersten Messung zu erkennen. Die Peakflächewurde dabei jeweils auf den Wert der ersten Messung normiert, um den Langzeittrendhervorzuheben.Die Summe dieser Effekte lässt sich erklären, wenn man die Gründe für den Temperaturanstieghinterfragt. Eine höhere Temperatur wird, sofern es sich nicht um einen reinenMessfehler handelt, was an dieser Stelle aufgrund des klar sichtbaren Trends ausgeschlossenwerden kann, durch eine schlechtere Kühlung der Atome verursacht. Dies kann, wiein Abschnitt 5.4 gezeigt, die Folge einer gedrifteten Laserfrequenz während dem PGCtrotz aktiver Frequenzstabilisierung sein. Dies hat jedoch keinen direkten Einfluss auf dieStartgeschwindigkeit der Wolke, da diese nur von der relativen Verstimmung der oberenund unteren Kühlstrahlen 2∆ω abhängt, welche mit Hilfe der beiden AOMs im Strahlengangerzeugt wird. Dass die Ankunftszeiten über einen langen Zeitraum nur sehr geringenSchwankungen unterliegen, ist bereits ein wichtiges Teilergebnis der Messung, da für dasspätere Experiment eine konstante Flughöhe wünschenswert ist.Um nun den Temperaturanstieg der Atome von 3 µK in diesem Zeitraum mit einer schlechterenPolarisationsgradientenkühlung erklären zu können, müsste die Frequenz des Laserssich deutlich mehr als Γ = 2π × 6,07 MHz verschoben haben (siehe Abbildung 5.5), wasunwahrscheinlich erscheint. Ein Untersuchung des Signals der dopplerfreien Sättigungs-78