aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

Gruppenbericht Q 50.2 Fr 11:30 HS 224
Optische Uhren mit Neutralatomen — •Uwe Sterr 1 , Carsten
Degenhardt 1 , Christian Lisdat 2 , Hardo Stoehr 1 , Harald
Schnatz 1 , Burghard Lipphardt 1 , Jürgen Helmcke 1 und Fritz
Riehle 1 — 1 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100,
38116 Braunschweig — 2 Institut für Quantenoptik, Universität Hannover,
Welfengarten 1, 30167 Hannover
Ein aussichtsreicher Kandidat für die nächste Generation von Atomuhren
sind Wolken ultrakalter Calcium-Atome, deren Interkombinationsübergang
1 S0 − 3 P1, λ = 657 nm Referenz dient. Die große Anzahl
von 10 7 Absorbern bei einer Temperatur von ca. 10 µK, die simultan
abgefragt werden können, verspricht eine bisher unerreichte Stabilität
dieser Uhr, deren Quantenprojektionsrauschlimit bei σy(1s) < 10 −16 liegen
wird, sowie relative Unsicherheiten von ∆ν/ν < 10 −15 .
Frequenzverschiebungen durch die Wechselwirkung der Atome untereinander,
durch die Restbewegung und durch technische Einflüsse werden
diskutiert und ihre Auswirkung auf die jüngste optische Frequenzmessung,
die zu Unsicherheiten von wenigen Hertz führte, werden dargestellt.
Weitere Verbesserungen sind durch eine, den Uhrenübergang nicht
verschiebende Speicherung eines ultrakalten Ensembles von Calcium-
Atomen in optischen Gittern bei der ’magischen Wellenlänge’ möglich.
Neueste Ergebnisse zum Einfang in optischen Fallen werden vorgestellt.
Gruppenbericht Q 50.3 Fr 12:00 HS 224
Vergleiche atomarer optischer Frequenzen im sub-Hertz-
Bereich — •Chr. Tamm, B. Lipphardt, H. Schnatz, T.
Schneider und E. Peik — Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
Bundesallee 100, 38116 Braunschweig
Optische Frequenznormale mit gespeicherten Ionen können heute mit
einer Unsicherheit im Bereich weniger Hertz (d.h. 10 −15 der Referenzfrequenz)
vermessen und verglichen werden. Wir haben Frequenzvergleiche
mit dem 2 S1/2(F = 0) → 2 D3/2(F = 2) Übergang des 171 Yb + Ions bei
688 THz durchgeführt: Zwei in getrennten Fallen gespeicherte Ionen stimmen
über eine Mittelungszeit von 2 Stunden bis auf eine Differenz von
0, 2 Hz in ihren Frequenzen überein. Die Instabilität des Differenzsignals
betrug σy(1000s) = 1, 0 · 10 −15 . Dieses Experiment dient der Untersu-
Q 51 Quantengase IV
chung systematischer Frequenzverschiebungen im Hz-Bereich, kann aber
gleichzeitig als präziser Test der Identität einer atomaren Eigenschaft
an zwei individuellen Atomen interpretiert werden. Zwei zeitlich um 34
Monate getrennte Absolutfrequenzmessungen des Yb + Übergangs ergeben
eine Übereinstimmung auf 2 ± 9 Hz und damit eine 1σ-Grenze für
die relative zeitliche Drift dieser Frequenz gegenüber einer Cäsium-Uhr
von ±5 · 10 −15 1/a. Kombiniert mit einer Messung am NIST, die eine
Frequenzdrift von unter ±7 · 10 −15 1/a für die Frequenz von 1065 THz
des 2 S1/2(F = 0) → 2 D5/2(F = 2) Übergangs in 199 Hg + fand (S. Bize
et al., Phys. Rev. Lett. 90, 150802 (2003)) läßt sich hieraus eine weitgehend
modellunabhängige Grenze für eine mögliche zeitliche Drift der
Feinstrukturkonstanten von |d lnα/dt| < 2 · 10 −15 1/a ableiten.
Gruppenbericht Q 50.4 Fr 12:30 HS 224
Präzisionsmessungen in der Quantenoptik - atom interferometry
at its best - — •Andreas Wicht 1 , Edina Sarajlic 2 und
Steven Chu 2 — 1 Institut für Experimentalphysik, Heinrich-Heine-
Universität Düsseldorf, Universitätsstr. 1, D-40225 Düsseldorf, Germany
— 2 Stanford University, Department of Physics, Stanford, CA 94305,
USA
Die Atominterferometrie stellt ein hervorragendes Werkzeug der
Präzisionsspektroskopie dar. Als Beispiel wird das in Stanford betriebene
Atominterferometrie-Experiment zur Präzisionsmessung der
Feinstrukturkonstanten vorgestellt, bei dem eine relative Genauigkeit
von wenigen ppb (10 −9 ) erreicht wird. Bei diesem Experiment wird
mit hoher Präzision der Rückstoss gemessen, den ein Cs-Atom bei der
Absorption eines einzelnen Photons erhält.
Es wird gezeigt, dass die Präzisionsmessung der Feinstrukturkonstanten
Anforderungen stellt, die mit den Möglichkeiten der “klassischen”
Laser-Präzisionsspektroskopie (noch) nicht zu erfüllen sind. Die der Atominterferometrie
zugrunde liegenden Konzepte werden am Beispiel des
Experiments erläutert. Von großer Bedeutung ist die Elimination systematischer
Fehler durch den Vergleich der Resultate mehrerer “ähnlicher”
Interferometer-Geometrien. Beispielhaft werden einige der wichtigsten
systematischen Fehler und ihre Analyse vorgestellt. Abschließend wird
über den aktuellen Stand der Arbeit berichtet und es wird ein Ausblick
auf die Möglichkeiten gegeben, die bisher erreichte Genauigkeit weiter zu
verbessern.
Zeit: Freitag 11:00–13:00 Raum: HS 225
Q 51.1 Fr 11:00 HS 225
Zwei-dimensionales Bose-Einstein-Kondensat aus Cäsium in einer
optischen Oberflächenfalle — •Bastian Engeser 1 , David
Rychtarik 1 , Hanns-Christoph Nägerl 1 und Rudi Grimm 1,2 —
1 Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck, Technikerstraße
25, A-6020 Innsbruck, Österreich — 2 Institut für Quantenoptik und
Quanteninformation, Österreichische Akademie der Wissenschaften, A-
6020 Innsbruck, Österreich
Bose-Einstein-Kondensate aus Cäsium bieten vielfältige experimentelle
Möglichkeiten, da sich die Wechselwirkung zwischen den Atomen
über einen weiten Bereich hinweg magnetisch abstimmen lässt. Wir
können Cäsium-Kondensate in einer optischen Falle herstellen, in der
die Atome nur wenige Mikrometer von einer dielektrischen Oberfläche
entfernt gefangen sind [1]. Unsere Falle basiert auf der Dipolkraft einer
evaneszenten Welle und besitzt ein stark anisotropes Fallenpotential.
Dadurch ist es möglich, das Kondensat in ein zwei-dimensionales
Regime zu bringen, in dem die Bewegung der Atome in der stark
eingeschlossenen Richtung von der Nullpunktsbewegung dominiert
wird. Der experimentelle Nachweis von Quantenentartung und Zweidimensionalität
erfolgt über einen magnetisch induzierten Kollaps bei
negativer Streulänge bzw. über die Beobachtung der Nullpunktsenergie
bei Expansionsmessungen.
[1] D. Rychtarik et al., cond-mat/0309536
Q 51.2 Fr 11:15 HS 225
Transport of Bose Einstein Condensates through Mesoscopic
Waveguides — •Tobias Paul, Peter Schlagheck und Klaus
Richter — Institut für theoretische Physik, Universität Regensburg
The rapid progress of atomic chip technology [1] opens the perspective
for a variety of experiments probing the transport of Bose-Einstein
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condensates in magnetic or optical waveguides. A natural question that
arises in this context from the mesoscopic point of view concerns the
transmission through waveguide geometries in presence of one or more
constrictions.
We address this problem by means of a numerical approach which is
based on the Gross-Pitaevskii equation and employs absorbing boundary
conditions as well as an inhomogeneous source term in order to
obtain a stationary flow of condensate. With this approach, we discuss
the transmission properties of the condensate in waveguides with a single
constriction (quantum point contact [2]) as well as the resonant transport
through a double barrier potential, acting as a Fabry-Perot-like interferometer
for the condensate [3].
[1] H. Ott et al., Phys. Rev. Lett. 87, 230401 (2001); J. Schmiedmayer
et al., J. Mod. Optics 47, 2789 (2000); W. Hänsel et al., Nature 413, 498
(1999).
[2] J.H. Thywissen, R.M. Westervelt and M. Prentiss, Phys Rev Lett
83 3762 (1999)
[3] J. Fortagh and C. Zimmermann, Physik Journal, Juni 2003
Q 51.3 Fr 11:30 HS 225
Thermal spin flip rates of atoms near wires — •Stefan Scheel,
Per-Kristian Rekdal, Peter L. Knight, and Edward A. Hinds
— Quantum Optics and Laser Science, Blackett Laboratory, Imperial
College London, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK
We will derive the spontaneous and thermal spin flip rates for an atom
trapped above a current-carrying wire. By means of quantizing the electromagnetic
field in dielectric surroundings, it is shown that this spin flip
rate can be expressed in terms of the Green function of the associated
classical scattering problem. We compare our numerical results with the
experiments in [1] and find them to be in good agreement. With this
theory, we are able to predict trapping lifetimes in future miniaturized