Kryogene Magnetfallen für ultrakalte Atome und Moleküle

• Applicant: Professor Dr. Jürgen Mlynek
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2000 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5464159

Gegenstand dieses Forschungsprojektes ist der Einfang und das anschließende Verdampfungskühlen von Atomen und Molekülen in einer kryogenen Magnetfalle.Die Hauptmotivation hierfür ist die eventuelle Erzeugung und Untersuchung einer großen Vielfalt degenerierter Quantengase. Zusätzlich bieten die so präparierten, extrem kalten Teilchen aber auch ein interessantes und in dieser Form bisher nicht verfügbares Umfeld für das Studium chemischer Reaktionen oder die Durchführung von Präzisionsmessungen.Die kryogene Magnetfalle basiert auf der Kombination eines starken, supraleitenden Quadrupolmagneten mit dem 3He/4He-Entmischungsskryostaten. Die zu fangenden, paramagnetischen Teilchen werden zunächst durch elastische Stöße mit einem 3He-Hintergrundgas bei Temperaturen kleiner 0.5 K innerhalb des bis zu vier Tesla starken Quadrupolmagnetfeldes thermalisiert und, bei richtiger Spin-Orientierung, gefangen. Diese Parameterkombination garantiert, dass auch Teilchen mit kleinem magnetischem Moment gefangen werden können. Anschließendes Verdampfungskühlen erlaubt dann die Erhöhung der Phasenraumdichte der gespeicherten Teilchen.Im Rahmen des Projektes soll zunächst die kryogene Magnetfalle aufgebaut werden. An Chrom-Atomen als erster gespeicherter Teilchenspezies sollen dann verschiedene Verfahren zum Verdampfungskühlen in kryogener Umgebung erprobt und parallel dazu Methoden zum Laden unterschiedlicher Molekülsorten entwickelt werden. Unter Ausnutzung aller gesammelten Erkenntnisse soll schließlich die Methode der Verdampfungskühlung auch für gespeicherte Moleküle implementiert werden. Zielsetzung ist dabei die Erzeugung eines molekularen Quantengases.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 282: Quantengase