Directly to content
  1. Publishing |
  2. Search |
  3. Browse |
  4. Recent items rss |
  5. Open Access |
  6. Jur. Issues |
  7. DeutschClear Cookie - decide language by browser settings

Dynamics and Motional Coherence of Fermions Immersed in a Bose Gas

Scelle, Raphael

German Title: Dynamik und Kohärenz von Bewegungsfreiheitsgraden von Fermionen in einem Bosegas

[img]
Preview
PDF, English Print-on-Demand-Kopie (epubli)
Download (11MB) | Lizenz: Print on Demand

Citation of documents: Please do not cite the URL that is displayed in your browser location input, instead use the persistent URL or the URN below, as we can guarantee their long-time accessibility.

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss eines Bosegases aus Natriumatomen auf die Kohärenz fermionischer Lithiumatome, die sich in einer Superposition zweier Bewegungszustände befinden. Zu diesem Zweck implementieren und charakterisieren wir ein Lithium-selektives Gitterpotential. Das Verschieben der Gitterposition koppelt Zustände aus Blochbändern unterschiedlicher Parität und führt bei periodischer Modulation zu Rabi-Oszillationen zwischen dem ersten und zweiten Blochband. Mit Hilfe dieses Kopplungsmechanismus untersuchen wir die zeitliche Entwicklung der Lithiumatome in Ramsey- und Spin-Echo-Experimenten. Die Wechselwirkung mit den Natriumatomen verursacht einen Kohärenzzerfall der Lithiumatome, dessen Zerfallszeit wir durch den Vergleich der Spin-Echo-Signale mit und ohne bosonischem Hintergrund bestimmen. Wir beobachten, dass der Verlust der Kohärenz auf einer etwas längeren Zeitskala als die Relaxation zwischen den Blochbändern erfolgt und schließen daraus, dass der Kohärenzzerfall durch Relaxationsprozesse getrieben ist. Zudem überprüfen wir diese Schlussfolgerung anhand einer Mastergleichung, die die zeitliche Entwicklung einzelner Teilchen in einem Bosegas beschreibt. Unsere Berechnungen stimmen qualitativ mit unseren Beobachtungen überein und bestätigen, dass die Dynamik der Lithiumatome durch Relaxationsprozesse dominiert ist.

Translation of abstract (English)

This thesis investigates the motional coherence of fermionic lithium atoms immersed in a Bose gas of sodium atoms. For this purpose, we implement and characterize a species-selective lattice potential for lithium. Shifting the lattice position couples Bloch bands of opposite parity and we observe Rabi oscillations between the first and second band for periodic modulation. We employ the coherent coupling between the bands to study the evolution of the lithium atoms in Ramsey and spin echo-type experiments. The interaction between the bosonic bath and the lithium atoms causes the loss of motional coherence, and we determine the decoherence time by analyzing the corresponding spin echo signal relative to the signal without Bose gas. We observe that the coherence decay occurs on a slightly longer time scale than the relaxation dynamics of motionally excited lithium atoms, and conclude that the loss of motional coherence is primarily induced by relaxation processes. Moreover, we test this interpretation by means of a master equation which governs the evolution of a single particle immersed in a Bose gas. Our calculations agree qualitatively with our experimental observations and confirm that the dynamics of the lithium atoms are dominated by relaxation processes.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Oberthaler, Prof. Dr. Markus K.
Date of thesis defense: 19 June 2013
Date Deposited: 26 Jun 2013 09:19
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: Bose-Fermi Mixture, Optische Gitter, Kohärenz externer Freiheitsgrade, Dekohärenz
About | FAQ | Contact | Imprint |
OA-LogoDINI certificate 2013Logo der Open-Archives-Initiative