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Efimov Resonances in an Ultracold Mixture with Extreme Mass Imbalance

Pires, Rico Jean-André Agnelo

German Title: Efimov Resonanzen in einem Ultrakalten Gasgemisch mit stark unterschiedlichen Massen

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Abstract

This thesis reports on the investigation of few-body physics in an ultracold mass-imbalanced mixture at large scattering lengths. For this purpose, a new apparatus for the creation of quantum degenerate 6Li and 133Cs gases has been built. We measure 19 interspecies Feshbach resonances in the two energetically lowest hyperfine channels of each species of an ultracold mixture with temperatures on the uK scale. We apply and compare a coupled-channels calculation, the asymptotic bound-state model, and the multichannel quantum defect theory for the calculation of the Feshbach resonance positions. All models provide a consistent and accurate description of the two-body scattering resonances in the mixture. Three-body loss rate measurements on the negative scattering length side of a broad Feshbach resonance in the energetically lowest hyperfine channel at 450 nK reveal two consecutive Efimov resonances. The scattering lengths assigned to the two Efimov resonances yield a scaling ratio that is consistent with a universal prediction in the zero temperature and resonant limit. The presented measurements provide the first test for universal few-body theories of mixed-species systems with large mass-imbalance.

Translation of abstract (German)

Die vorliegende Arbeit berichtet über die Untersuchung der Wenigteilchenphysik in einem ultrakalten Gasgemisch mit stark unterschiedlichen Massen bei großen Streulängen. Zu diesem Zweck wurde ein neues Experiment für die Erzeugung von quantenentarteten 6Li und 133Cs Gasen aufgebaut. Darin haben wir 19 interspezies Feshbach Resonanzen in den jeweils zwei Hyperfeinzust änden mit den niedrigsten Energien der beiden Spezies bei Temperaturen im uK Bereich gemessen. Wir verwenden eine Coupled-Channels Rechnung, das Asymptotic Bound-state Modell, und die Multichannel Quantum Defect Theorie um die Positionen der Feshbach Resonanzen zu errechnen und vergleichen diese drei Modelle. Alle Modelle liefern eine konsistente und präzise Beschreibung der Zweikörperstreuresonanzen des Gasgemisches. Dreikörperverlustkoeffzientmessungen im Bereich negativer Streulängen nahe einer breiten Feshbach Resonanz im energetisch niedrigsten Hyperfeinzustand bei Temperaturen von 450 nK weisen zwei aufeinanderfolgende Efimov Resonanzen auf. Die zugehörigen Streulängen ergeben einen Skalierungsfaktor, welcher mit universellen Vorhersagen bei Nulltemperaturen im Resonanzlimit konsistent ist. Die vorliegenden Messungen erlauben zum ersten Mal universelle Wenigteilchentheorien von Mischungen mit unterschiedlichen Massen zu überprüfen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Weidemüller, Prof. Dr. Matthias
Date of thesis defense: 21 July 2014
Date Deposited: 28 Jul 2014 12:09
Date: 2014
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
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