bose-einstein kondenzÁciÓ bec
DESCRIPTION
Bose 1924: fotonok Einstein 1925: atomok. BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC. Ideális Bose-gáz (atomok párosszámú neutronnal) alapállapotban (T=0): minden atom azonos egyrészecske- állapotban: ezek alkotják a kondenzátumot az impulzustérben, 0 impulzus körül - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/1.jpg)
BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC
Ideális Bose-gáz (atomok párosszámú neutronnal) alapállapotban (T=0): minden atom azonos egyrészecske-állapotban: ezek alkotják a kondenzátumot az impulzustérben, 0 impulzus körül
Állandó térfogaton hűtve fázisátmenet-szerűen jelenik meg a kondenzátum, ott, ahol kritikus értéket ér el a FÁZISTÉR-SŰRŰSÉG:ha egy fáziscellába több részecske kerül
koordináta: nagy sűrűség impulzus 0 körül: alacsony hőmérséklet
Bose 1924: fotonokEinstein 1925: atomok
további részletek: stat.fiz. jegyzet ugyanitt
![Page 2: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/2.jpg)
Az eddigi csak ideális gázra vonatkozik! Kísérleti rendszerek: a kölcsönhatás zavarja, megváltoztatja. • folyékony He: atom-atom távolság
szórási hossz: a szuperfolyékonyság csak bonyolult, áttételes módon kapcsolódik a BEC-hez
• gyengén kölcsönható Bose-gáz: elméletileg érthető (Bogoljubov stb), kísérletileg megvalósítható, ha nem olyan nagy a sűrűség, de akkor nagyon alacsony hőmérséklet kell!
atomtávolság
Lézerhűtés: csak és a sűrűség se elég nagy
A hiányzó nagyságrendeket 1995-re dolgozták le, azóta rengeteg kísérlet, izgalmas alkalmazások
Nobel-díj: 2001 Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wieman
![Page 3: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/3.jpg)
A RÉSZLETEK:
alkáli atomok (Rb, Na stb) túltelített gőze, MERT1. gazdag spektrum optikai-mágneses manipulációkhoz,2. elég erős atom-atom ütközések a hűtés közbeni termalizációhoz
• a kezdet: „sötét” MOT (a közepére nem jut be a melegítő lézerfény)
• a folytatás: tisztán mágneses csapdában tömörítés inhomogén térben az alnívók helyfüggése erőt jelent
• áttérés elektronszintekről hiperfinom mágneses alnívókra
• párolgásos hűtés-1
+1
rf „szike” (scalpel) ~ MHz a legmelegebb atomok spinjét átbillenti a nem csapdázottba;kevés marad, de az hideg! a maradéknak termalizálódnia
kell, ebben jó az alkáli!
B függvényében „FESCHBACH-REZONANCIÁK” a szórási hosszban!
![Page 4: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/4.jpg)
Baj: a spinbillentő ütközések a kúp hegye körül szinte energia nélkül is mennek: ott lyukas a csapda, BE KELL TÖMNI! DE HOGYAN?
• Wieman-Cornell (JILA, Boulder): pörgetni kell a csapdázó mágneses teret• Ketterle (MIT): alulról világító lézer fénynyomásával lezárni• Ketterle (később): „lóherelevél-minta” (cloverleaf)
3D kvadrupól mágneses tér, ami seholse megy le nullába, a tekercsek áramával finoman szabályozható
Ioffe 1962 fúzió, Pritchard 1983 atomfizika
![Page 5: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/5.jpg)
Megfigyelés: • rezonáns fénnyel megvilágítva árnyékot vet• a csapdát eleresztve, szétfolyik, kivéve a 0 impulzusú kondenzátumot!
Rb
(JILA,Boulder)
(mesterséges színek)
![Page 6: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/6.jpg)
A rezonáns fény destruktív és melegít; később megoldottáka leképezést nemrezonáns fénnyel is
Ugyanaz nátriumon, a konkurrenciánál (MIT)
A csapda-potenciál anizotróp!
ez lényegében a sebességeloszlás, távolságra lefordítva
![Page 7: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/7.jpg)
A kondenzátum kicsatolása: spinbillentő rf impulzussal
Tervek (még mindig): atomlézer, litográfia (építő, nem vágó)
Két kondenzátumot egyszerre kicsatolva, esés közben kitágulva átfednek, interferálnak!
![Page 8: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/8.jpg)
GERJESZTÉSEK A KONDENZÁTUMBAN
• rezgések: a csapdapotenciált megfeszíteni, azután elengedni
mérhető: frekvencia, csillapítás (PRL 1996 aug. 5) Elmélet: Szépfalusy Péter és Kondor Imre régi folyékony hélium elmélete nyomán!
kvadrupól módus
• kvantált örvények: a csapdapotenciált megpörgetni (PRL 2004 nov. 19)
hatszöges és négyszöges örvényrács
rácshibák
![Page 9: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/9.jpg)
LASSÚ FÉNY (Nature 1999 február 18)
csoportsebesség dω/dk≈c/ω
∂n/∂ω
két rezonancia között erős diszperzió,
elnyelés nélkül (EIT: Electromagnetically Induced Transparency)
áteresztés
törésmutató
egy rezonancia, amit egy „csatoló lézer” fénye kettéhasít, a kettő közé lő be a „szondázó lézer”
~ néhány m/s
Az eredmény: egy km-es hullámcsomag μm-esre rövidül, ami belefér egy BEC-be
• erős optikai nemlinearitás már 1-2 fotonos intenzitásnál • kvantum-info tárolás• koherens radar-rendszerek stb.
![Page 10: BOSE-EINSTEIN KONDENZÁCIÓ BEC](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062321/5681351d550346895d9c7867/html5/thumbnails/10.jpg)
BEC létrehozható még:
• mágneses mikrocsapdában („atom chip”)• optikai rácsban keresztezett lézerekkel létrehozott állóhullámok fényerőkkel (light shift) csapdáznak
www.nature.com/naturephysics: 2005 október, Immanuel Bloch cikke
Josephson-szerű oszcillációkkét gyengén csatolt kondenzátum között