aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

Q 17 Teilchenoptik
Zeit: Dienstag 11:00–13:00 Raum: HS 224
Q 17.1 Di 11:00 HS 224
Interacting atoms in shallow optical lattices — •Andrey R.
Kolovsky 1,2 and Andreas Buchleitner 1 — 1 Max-Planck-Institut
für Physik komplexer Systeme, D-01187 Dresden — 2 Kirensky Institute
of Physics, Ru-660036 Krasnoyarsk
We study the spectral and dynamical properties of cold spinless atoms
in optical lattices using the Bose-Hubbard formalism, i.e. beyond the
mean field approximation. In the case of relatively shallow lattices, where
the interaction energy is of the same order as the atomic kinetic energy,
the energy spectrum of the system is found to obey Wigner-Dyson
statistics (for the Gaussian orthogonal ensemble) and, hence, it can be
considered as a quantum chaotic system. This property of ‘chaoticity’ is
shown to have a number of important physical consequences. In particular,
we consider the response of the system to a static force. Neglecting the
atom-atom interaction, this response would be periodic Bloch oscillations
of the mean atomic momentum. The atom-atom interaction profoundly
modifies these oscillations, which are now quasiperiodic in the case of a
strong static force, and decay irreversably, for a weak static force. These
two different dynamical regimes are shown to be a manifestation of an
‘order-to-chaos’ transition in the system, with the magnitude of the static
force as the control parameter.
Q 17.2 Di 11:15 HS 224
A classical scaling theory of quantum resonances — •Sandro
Wimberger 1,2 , Andreas Buchleitner 1 , Italo Guarneri 2 , and
Shmuel Fishman 3 — 1 Max-Planck-Institute for the Physics of Complex
Systems, Nöthnitzer Str. 38, D-01187 Dresden — 2 International
Centre for the Study of Dynamical Systems, Università degli Studi dell’
Insubria, Via Valleggio 11, I-22100 Como — 3 Physics Department, Technion,
Haifa IL-32000
Atom optics provides techniques for the study of periodically driven
quantum systems with highly complex dynamics on the quantum as well
as on the classical level. Recent experiments have scanned the dynamical
regimes of δ-kicked atoms, and have investigated in particular the
quantum-resonance peaks at integer multiples of the half Talbot time
[1]. These quantum resonances can be characterised with the help of a
fictitious classical limit, establishing a direct correspondence between the
nearly resonant quantum motion and the classical nonlinear resonances
of a related system [2]. A scaling law which describes the structure of
the resonant peaks is derived, and numerically demonstrated. The peak
widths show a sharp sub-Fourier behaviour in time [3]. This reflects the
high sensitivity of the quantum-chaotic δ-kicked rotor with respect to
slight variations in the detuning from resonance.
[1] M.B. d’Arcy et al., quant-ph/0307034
[2] S. Wimberger et al., nlin.CD/0302018
[3] S. Wimberger et al., Nonlinearity 16, 1381 (2003)
Q 17.3 Di 11:30 HS 224
Atomic waveguides with periodic structures: the role of quantum
reflection — •Helge Kreutzmann 1 , Anna Sanpera 1 , Gerhard
Birkl 2 , Maciej Lewenstein 1 , and Wolfgang Ertmer 2 —
1 Institut für theoretische Physik, Universität Hannover, Germany —
2 Institut für Quantenoptik, Universität Hannover, Germany
The trapping and guiding properties of atom waveguides permit an
unprecedent precision in the manipulation of cold ensembles of atoms as
well as coherent BEC samples. Nowadays, new ideas originally emerging
from the field of optics are investigated in the area of ultra-cold gases.
Here, we study the role of quantum reflections when an ultra-cold atomic
wave-packet enters and propagates inside a quasi one-dimensional atom
waveguide with a periodic structure [1,2,3]. The periodicity of the waveguide
leads to a Bloch-band energy structure and strongly modifies the
propagation of the ultra-cold atom ensemble inside the guide. One focus
of our study are the conditions for which total reflection due to quantum
interferences of the atom ensemble can be achieved and possible
applications arising from it. We also discuss the effects of the transversal
confinement within the waveguide.
[1] Friedman et al, J. Opt. Soc. Am. B 15, 1749 (1998).
[2] G. Grynberg et al., Phys. Rev. Lett. 70, 2249 (1993) .
[3] G. Birkl et. al., Phys. Rev. Lett. 75, 2823 (1995) .
93
Q 17.4 Di 11:45 HS 224
Three level atom optics via the tunneling interaction — •Kai
Eckert 1 , Maciej Lewenstein 1 , Ramon Corbalán 2 , Gerhard
Birkl 3 , Wolfgang Ertmer 3 , and Jordi Mompart 2 — 1 Institut für
theoretische Physik, Universität Hannover, Germany — 2 Departament
de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, Spain — 3 Institut für
Quantenoptik, Universität Hannover, Germany
We propose spatial analogues of the stimulated Raman adiabatic passage
(STIRAP), coherent population trapping (CPT), and electromagnetically
induced transparency (EIT) techniques as tools to coherently
and robustly manipulate external degrees of freedom of trapped neutral
atoms. These techniques are realized using the tunneling interaction between
three trapped states. We analyze the implementation in arrays of
optical microtraps and discuss possible applications.
Q 17.5 Di 12:00 HS 224
Atomic Nanofabrication using a Nanopencil — •Martin
Müller, Mario Mützel, Dietmar Haubrich, Ulrich Rasbach,
and Dieter Meschede — Institut für Angewandte Physik der
Universität Bonn
The atomic nanopencil introduces a serial method for Atomic Nanofabrication.
It has been realized in our group for the first time at the micron
size level. The flux of a transversely laser cooled cesium beam is
spin-polarized and further enhanced with a magnetic quadrupole, which
channels the atoms onto an aperture with a diameter on the order of
hundreds of nanometers. This aperture defines the feature size of the
written structures. By moving a substrate behind the aperture, we can
create arbitrary patterns. The general scheme as well as our results will
be presented in the talk.
Q 17.6 Di 12:15 HS 224
Vergleichende Messung der Schwerebeschleunigung mittels
Atominterferometrie — •Sebastian Fray 1,2 , Cristina
Alvarez 1,3 , Theodor W. Hänsch 1,3 und Martin Weitz 2 — 1 Max-
Planck-Institut für Quantenoptik, 85748 Garching — 2 Physikalisches
Institut der Universität Tübingen, 72076 Tübingen — 3 Sektion Physik
der Universität München, 80799 München
Atominterferometer werden heutzutage zur Präzisionsmessungen des
Photonenrückstoßes und des Absolutwerts der Gravitationsbeschleunigung
der Erde eingesetzt. In diesen Experimenten werden die Wellenpackete
in unterschiedlichen internen atomaren Zuständen präpariert,
was mit Schwierigkeiten durch systematische Effekte, wie den AC-Stark
Effekt, verbunden ist. Wir präsentieren ein gepulstes Atominterferometer
in einem atomaren Springbrunnen, basierend auf der Projektion der
atomaren Wellenpackete auf einen Dunkelzustand. Der Dunkelzustand
besteht aus einer kohärenten Superposition von Impulseigenzuständen,
die sich alle in dem gleichen internen Zustand befinden. Im atomaren
Springbrunnen erreichen wir zur Zeit Wechselwirkungszeiten des Interferometers
von 40 ms. Mit dem Aufbau konnten wir bereits eine vergleichende
Messung der Schwerebeschleunigung der Erde für die Rubidiumisotope
85 Rb und 87 Rb sowie für die beiden Hyperfeingrundzustände des
Rubidiumisotops 85 Rb durchführen, wobei eine relative Genauigkeit von
1, 7 · 10 −7 bzw. 1, 2 · 10 −7 erreicht wurde.
Q 17.7 Di 12:30 HS 224
Materiewellendekohärenz durch thermische Strahlungsemission
— •Klaus Hornberger, Lucia Hackermüller, Björn Brezger,
Anton Zeilinger und Markus Arndt — Institut für Experimentalphysik,
Universität Wien, Boltzmanngasse 5, A–1090 Wien
Der Übergang eines Quantenteilchens zum klassischen Verhalten wird
durch die Kopplung an unbeobachtete Umgebungsfreiheitsgrade bestimmt,
die mit zunehmender Komplexität des Objekts eine universelle
Form annehmen kann. So gilt die vom Objekt ausgehende Wärmestrahlung
als einer der wichtigen Dekohärenzmechamnismen, welcher die
Grenze zwischen Quanten- und klassischen Verhalten festlegt. Zur Untersuchung
dieses Übergangs bieten sich Fulleren-Moleküle an, da sie
viel Energie speichern können, die in Form kontinuierlicher, thermischer
Strahlung abgegeben wird. Gleichzeitig zeigen diese Teilchen ihre Quantennatur
im Interferometer [1], wo sie in räumlichen Überlagerungen auftreten,
deren Abstände vergleichbar mit der Wellenlänge der thermischen
Strahlung sind. Wir berichten von einem Experiment, bei dem C70 Fulle-