Sympathetische Kühlung von Rb- Rb-Gemischen

52 6. Messung des Interspezies-Streuquerschnitts
werden können, weil in die Auswertung die Relaxationszeit als Funktion der Atomzahl eingeht.
Bei der Bestimmung der Lebensdauer ist also innerhalb einer Meßreihe eine konstante
Atomzahl wichtig.
Die in Kapitel 4.2.4 auf Seite 36 bereits genannten Probleme mit den vom TA erzeugten
Misch-Moden wirken sich gerade auf die Atomzahl-Stabilität aus. Zwar ist im Allgemeinen
die Streuung der Wolkengröße noch innerhalb akzeptabler Grenzen, aber pro Meßreihe müssen
auch bei guten Bedingungen einige Messungen verworfen werden, weil die Atomzahl zu
weit vom Mittelwert der restlichen Meßreihe abweicht. Es scheint sich hier nur um Streuungen
in der Präparation zu handeln, nicht um einen systematischen Effekt. Damit tritt auch
keine Verfälschung durch das Weglassen der entsprechenden Messungen auf.
6.2. Vorgehen bei der Messung
Eine Atomwolke wird durch parametrisches Heizen der radialen Achsen aus dem thermischen
Gleichgewicht gebracht. Es gibt im Allgemeinen zwei Prozesse, die zur Relaxation
der Wolke in ein neues Gleichgewicht beitragen können:
• Durch Anharmonizitäten der Falle, also höhere Ordnungen in der Fallengeometrie,
kann es zu einer Umverteilung der kinetischen Energie zwischen den Achsen der Falle
kommen.
• Durch elastische Stöße zwischen jeweils zwei Atomen wird deren kinetische Energie
neu verteilt.
Die Relaxation durch Stöße skaliert linear mit der Dichte und damit der Atomzahl, die Relaxation
durch Fallen-Anharmonizitäten ist dagegen von der Dichte unabhängig. Bei einem
entsprechenden Versuch wurde ein linearer Zusammenhang zwischen der Atomzahl und der
Relaxationszeit beobachtet. Damit sind elastische Stöße als Haupt-Ursache der Relaxation
identifiziert.
Im Experiment werden sowohl reine 87 Rb-Wolken als auch gemischte Atomwolken mit
einer Temperatur von 7 µK durch parametrisches Heizen aus dem Gleichgewicht gebracht,
anschließend wird nach einer variablen Wartezeit die 87 Rb-Wolke abgebildet. Auf diese Weise
ist für beide Fälle die Relaxationszeit bestimmt worden. Im Fall der gemischten Wolken
sind ebensoviele 87 Rb-Atome enthalten wie bei den reinen Wolken und zusätzlich noch die
doppelte Anzahl 85 Rb-Atome.
6.3. Auswertung der Meßreihen
An dieser Stelle soll gezeigt werden, wie aus der Beobachtung der Relaxation einer Atomwolke
auf den Interspezies-Streuquerschnitt zurückgeschlossen werden kann.