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Bose-Einstein-Kondensation (BEC)

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Gliederung Was ist BEC? Ioffe-Pritchard Falle Evaporatives Khlen Gross-Pitaevskii Gleichung Nachweismethode: absorption imaging Interferenz zweier BECs Zusammenfassung

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Was ist BEC? 20er Jahre: Vorhersage der BEC Grundvoraussetzung: Atome sind Bosonen BEC: Alle Atome befinden sich im Grundzustand des Systems Notwendigkeit von ultratiefen Temperaturen und geeigneten Teilchendichten

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Ioffe-Pritchard-Falle

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Evaporatives Khlen Prinzip: Systematisches Entfernen der energiereichsten Atome Laserkhlen: Mikroskopische Effekte der einzelnen Atome wichtig Evaporatives Khlen: Wechselwirkung der Atome entscheidend

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Gross-Pitaevskii Gleichung Unter Bercksichtigung der interatomaren Wechselwirkung erhlt man:

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sonst

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In der Falle sehen die Atome die Summe aus zwei Potentialen: Fallenpotential (parabolisch) Wechselwirkungspotential BEC-Bereich: Gesamtenergie konstant Auerhalb: Nur Fallenpotential

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absorption imaging Beleuchtung der Kondensats mit nahresonantem Laser Aufnahme eines Schattenbildes mithilfe einer CCD-Kamera Referenzaufnahme ohne Atomwolke

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Rasante Entwicklung in der Erforschung von BEC in den 90er Jahren. 1995 schafften drei Gruppen die Herstellung eines BECs: Cornell & Wieman (Rubidium) Ketterle (Natrium) Hulet (Lithium) Alkali-Atome besitzen nur ein Valenzelektron und lassen sich gut Laser-Khlen. 2001: Nobelpreis fr Cornell, Wieman und Ketterle.

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Erste BEC mit Rubidiumatomen (1995) Eric A. Cornell, Carl E. Wieman et al.

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Woher kommt diese Anisotropie? Wechselwirkung beschleunigt richtungsabhngig!

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Ketterle et al. (1997) Interferenz zweier BECs

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Interferenzstreifen Beweis fr die Kohrenz des Kondensats

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Zusammenfassung BEC: Alle Atome im Grundzustand! Beschreibung durch eine makroskopische Wellenfunktion Realisierung prinzipiell mit allen Bosonen mglich (z.B. auch Exzitonen) Phasenbergang ab D = 2.612 Anisotrope Geschwindigkeitsverteilung des Kondensats Interferenz zweier Kondensate beweist deren groe Kohrenzlnge (Anwendung: z.B. Atomlaser)