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Interaction-induced stabilization of ultracold Rydberg atoms in a Ioffe-Pritchard trap

Hezel, Bernd

German Title: Wechselwirkungs-induzierte Stabilisierung von ultrakalten Rydberg-Atomen in einer Ioffe-Pritchard Falle

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Abstract

Interaction-induced stabilization of ultracold Rydberg atoms in a Ioffe-Pritchard trap — Subject of this thesis is a theoretical investigation of the quantum properties of highly excited atoms in an inhomogeneous magnetic field configuration. It is demonstrated how the large size of the Rydberg atoms alters the coupling to strong magnetic gradients. We find that Rydberg atoms can be tightly trapped in long-lived electronic states. This confinement permits the creation of a one-dimensional Rydberg gas stabilized against auto-ionization by a dipolar repulsion between the atoms, which is generated imposing a homogeneous electric field. This strongly anisotropic interaction is also responsible for a well controllable equilibrium configuration of two Rydberg atoms in the trap whose distance can be changed by tuning the electric field.

Translation of abstract (German)

Wechselwirkungs-induzierte Stabilisierung von ultrakalten Rydberg-Atomen in einer Ioffe-Pritchard Falle — Gegenstand dieser Arbeit ist eine theoretische Untersuchung der Quanteneigenschaften hoch angeregter Atome in inhomogenen magnetischen Feldkonfigurationen. Wir untersuchen wie die extreme Größe von Rydberg-Atomen deren Kopplung an steile magnetische Gradienten beeinflusst und zeigen dass Rydberg-Atome in elektronischen Zuständen mit langer Lebensdauer in einen sehr kleinen Raumbereich hinein gefangen werden können. Diese starke Einsperrung erlaubt die Erzeugung eines eindimensionalen Rydberg-Gases das gegen Selbstionisation durch eine dipolare Abstoßung zwischen den Atomen stabilisiert wird, die von einem äußeren elektrischen Feld generiert werden kann. Diese stark anisotrope dipolare Wechselwirkung ermöglicht außerdem eine gut kontrollierbare Gleichgewichtskonfiguration zweier Rydberg-Atome in der Falle, wobei der Abstand der Atome durch die Stärke des elektrischen Feldes verändert werden kann.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schmelcher, Prof. Dr. Peter
Date of thesis defense: 22. July 2010
Date Deposited: 29. Jul 2010 11:55
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Rydberg-Zustand, Atomphysik, Quantenmechanik, Theoretische Physik, Dissertation
Uncontrolled Keywords: Quantengas , dipolare WechselwirkungRydberg atom , quantum gas , dipolar interaction , atomic physics
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