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Interspecies Feshbach Resonances in an Ultracold, Optically Trapped Bose-Fermi Mixture of Cesium and Lithium

Repp, Marc

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Abstract

This thesis reports on the tunability of interactions in ultracold Bose-Fermi mixtures of Cesium and Lithium. The first realization of an optically trapped 6Li -133Cs mixture enabled to perform trap loss spectroscopy measurements to identify magnetic Feshbach resonances. A total of 19 interspecies Feshbach resonances, all in the magnetic field range between 650 G and 950 G, were observed for the two energetically lowest spin states of each species. Two 5 G broad and especially two 60 G broad s-wave resonances give perspectives to produce a dipolar quantum gas of LiCs ground state molecules as well as to study the Efimov effect in highly mass imbalanced systems. In addition, a unique relative tunability of intra- and interspecies scattering lengths was found which makes the 6Li -133Cs system also well suited for the investigation of polarons. Evaporative cooling was performed on optically trapped samples which contained only one of the species. In this way, Bose-Einstein condensates of 6Li molecules as well as 133Cs samples at a phase-space density of p = 4 · 10^2 were prepared. All experiments were performed in a new apparatus, which has been designed and set up during this thesis.

Translation of abstract (German)

Die vorliegende Arbeit berichtet über die Einstellbarkeit von Wechselwirkungen in ultrakalten Bose-Fermi Mischungen aus Cäsium und Lithium. Die erstmalige Realisierung einer optisch gefangenen 6Li - 133Cs Mischung ermöglichte das Durchführen von Fallenverlustmessungen zur Identifizierung von heteronukleare magnetischen Feshbachresonanzen. Es konnten insgesamt 19 heteronuklearen Feshbachresonanzen zwischen den beiden Spezies in deren jeweils beiden niedrigsten Spinzuständen beobachtet werden, die alle im Magnetfeldbereich von 650 G bis 950 G auftreten. Zwei 5 G breite und besonderst zwei 60 G breite s-Wellenresonanzen sind für die Herstellung eines dipolaren Quantengases aus tiefgebunden LiCs Grundzustandsmolekülen sehr aussichtsreich. Zudem ermöglichen die gefundenen Resonanzen ein Untersuchen des Efimoveffektes eines Systems mit einem großen Massenungleichgewicht.Des Weiteren zeigte sich eine einzigartige Einstellbarkeit der relativen homonukleare und heteronuklearen Streulängen, die sehr geeignet sind, um mittels des 6Li - 133Cs Systems Polaronen zu untersuchen. Es wurden zudem Gase, die nur eine der beiden Spezies beinhalteten, evaporativ gekühlt. Es konnten damit Bose-Einsteinkondensate, die aus 6Li Molekülen bestehen, hergestellt werden. Zusätzlich wurde eine Phasenraumdichte von p = 4 · 10^2 in 133Cs Gasen erreicht. Sämtliche Experimente wurden in einem neuen Apparat durchgeführt, der im Rahmen dieser Arbeit entwickelt und aufgebaut wurde.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Weidemüller, Prof. Dr. Matthias
Date of thesis defense: 8 May 2013
Date Deposited: 29 May 2013 05:34
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
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