Teilchenzahl Teilchenzahl

(1)

Historische Motivation BEC

Phasenübergang eines idealen Gases zum Bose-Einstein Kondensat (BEC), wenn

A. Einstein

S. N. Bose

S. N. Bose, Z. Phys. 26, 178 (1924)

A. Einstein, Sitzber. Kgl. Akad. Wiss. 3 (1924/25)

2.612 λ

n ⋅ ³ _dB ≥

B 1/2 dB 2π 2 mk T λ = ( h / )

thermische de Broglie Wellenlänge Dichte

Ultratiefe Temperaturen erforderlich:

(fest) T = 1K n = 10 ²³ cm ^-3

T = 1 μK n = 10 ¹⁵ cm ^-3

⇒

(2)

BEC

λ d B niedrige Temperaturen Wellenpakete

T=T _C

Bose- Einstein Kondensation

T=0 reines BEC

v

d

hohe Temperaturen klassische Teilchen

ultratiefe Temperaturen notwendig

2.612 λ

n ⋅ ³ _dB ≥

(3)

BEC

n < 1

Energie

Teilchenzahl

T > T _C

n >> 1

T < T _C

Energie

Teilchenzahl

(4)

(5)

(6)

(7)

Physik IV SS 2004 8. Kalte Atome Folie 23 J. Schmiedmayer

Laser cooling, magnetic trapping, evaporative cooling

Experimental Methods BEC

Roadmap to BEC with an atomic gas

Experimental Methods BEC

Roadmap to BEC with an atomic gas

Nobelprize 1997 Nobelprize 2001

Nobelprize 1997

basic introduction BEC BEC

basic introduction

5.2 Experimentelle Methoden für BEC 5.2

(8)

(9)

(10)

Wie macht man BEC mit Atomen Wie macht man BEC mit Atomen

Wie sieht man die Kondensation Wie sieht man die Kondensation 5.3

5.2 Experimentelle Methoden für BEC

5.3 Wie sieht man die Kondensation?

(11)

(12)

(13)

Physics 2001 http://nobelprize.org/physics/laureates/2001/index.html

1 of 1 17.01.2006 10:39

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The Nobel Prize in Physics 2001

"for the achievement of Bose-Einstein condensation in dilute gases of alkali atoms, and for early fundamental studies of the properties of the condensates"

Eric A. Cornell Wolfgang

Ketterle Carl E. Wieman 1/3 of the prize 1/3 of the prize 1/3 of the prize

USA Federal Republic of

Germany USA

University of Colorado, JILA Boulder, CO, USA

Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA

University of Colorado, JILA Boulder, CO, USA

b. 1961 b. 1957 b. 1951

The Nobel Prize in Physics 2001 Press Release Advanced Information Information for the Public Presentation Speech Illustrated Presentation Eric A. Cornell Autobiography Nobel Lecture Interview Nobel Diploma Prize Award Photo Other Resources Wolfgang Ketterle Autobiography Nobel Lecture Interview Nobel Diploma Prize Award Photo Nobel Symposia Other Resources Carl E. Wieman Autobiography Nobel Lecture Interview Nobel Diploma Prize Award Photo Banquet Speech Other Resources

2000 2002

The 2001 Prize in:

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Name

(14)

Magnetfalle BEC

Position x

E = h ν ~ ^RF

Prinzip: Wechselwirkung zwischen dem atomaren Dipolmoment und einem inhomogenen externen

Magnetfeld.

(15)

Observing BEC

phase transition, expansion

Observing BEC

phase transition, expansion

1 ms 5 ms 10 ms

20 ms 30 ms 45 ms

BEC @ MIT, Sept. ‘95

Teilchenzahl Teilchenzahl

Historische Motivation BEC

Phasenübergang eines idealen Gases zum Bose-Einstein Kondensat (BEC), wenn

A. Einstein

S. N. Bose

S. N. Bose, Z. Phys. 26, 178 (1924)

A. Einstein, Sitzber. Kgl. Akad. Wiss. 3 (1924/25)

2.612

λ

n ⋅ 3 dB ≥

B 1/2 dB 2π 2 mk T λ = ( h / )

thermische de Broglie Wellenlänge Dichte

Ultratiefe Temperaturen erforderlich:

(fest) T = 1K n = 10 23 cm -3

T = 1 μK n = 10 15 cm -3

⇒

⇒

BEC

λ d B niedrige Temperaturen Wellenpakete

T=T C

Bose- Einstein Kondensation

T=0 reines BEC

v

d

hohe Temperaturen klassische Teilchen

ultratiefe Temperaturen notwendig

2.612

λ

n ⋅ 3 dB ≥

BEC

n < 1

Energie

Teilchenzahl

T > T C

n >> 1

T < T C

Energie

Teilchenzahl

Laser cooling, magnetic trapping, evaporative cooling

Experimental Methods BEC

Roadmap to BEC with an atomic gas

Experimental Methods BEC

Roadmap to BEC with an atomic gas

Nobelprize 1997 Nobelprize 2001

Nobelprize 1997

basic introduction BEC BEC

basic introduction

5.2 Experimentelle Methoden für BEC 5.2

Wie macht man BEC mit Atomen Wie macht man BEC mit Atomen

Wie sieht man die Kondensation Wie sieht man die Kondensation 5.3

5.3 Wie sieht man die Kondensation?

Physics 2001 http://nobelprize.org/physics/laureates/2001/index.html

1 of 1 17.01.2006 10:39

The Nobel Prize in Physics 2001

Magnetfalle BEC

Position x

E = h ν ~ RF

Prinzip: Wechselwirkung zwischen dem atomaren Dipolmoment und einem inhomogenen externen

Magnetfeld.

Observing BEC

phase transition, expansion

Observing BEC

phase transition, expansion

1 ms 5 ms 10 ms

20 ms 30 ms 45 ms

phase transition

Expansion

man “sieht“ den Grndzustand und in der Expansion erkennt man die Unschärferelation

Kurze Zeiten: sieht δx Lange Zeiten: sieht δp

kleines

x -> großes

p (schnelle Expansion) großes

x -> kleines

p (langsame Expansion)

Ultrakalte Fermionen Ultrakalte Fermionen

Bosonen

Fermionen

Hulet,Rice University 2001

Grimm, Innsbruck Nov. 2003

T F k

n ⋅ ³ _dB ≥

(fest) T = 1K n = 10 ²³ cm ^-3

T = 1 μK n = 10 ¹⁵ cm ^-3

T=T _C

n ⋅ ³ _dB ≥

T > T _C

T < T _C

E = h ν ~ ^RF

e ^B =

− _µ + µ 1 1