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Propagation von Materiewellen in periodischen Doppeltopfpotentialen

Hörner, Thomas

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PDF, German
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Abstract

Diese Arbeit beschreibt die Implementierung eines optischen Doppeltopfpotentials für die Untersuchung der Tunneldynamik von Materiewellen, realisiert durch einen langsamen intensiven Strahl metastabiler Argonatome. Es wird sowohl die theoretische Grundlage für die Propagation der Materiewellen in dieser Potentialform dargestellt, als auch das Verständnis für die interne Dynamik dieses Tunnelsystems vertieft. Für die Realisierung dieser Überlegungen wurde der notwendige Aufbau geplant und experimentell umgesetzt. Detaillierte Untersuchungen zeigten, dass für die Erzeugung eines symmetrischen Doppeltopfpotentials mittels zweier stehender Lichtwellen unterschiedlicher Periode, der Einfallswinkel der Laserstrahlen mit einer absoluten Genauigkeit von 0.01° bestimmt werden muss. Weiterhin wurde das gaußsche Strahlprofil, der zur Erzeugung des Potentials notwendigen Laserstrahlen auf seine Homogenität hin untersucht und optimiert. Um einen rechtwinkligen Einfall des Atomstrahls auf das Lichtpotential zu gewährleisten, wurde der Einfallswinkel mittels Bragg-Beugung eingestellt. Die Präparation des Anfangszustands erfolgt durch eine absorptive Stehwelle, welche die Atome dem Detektionsprozess entzieht. Die ersten Messungen am Doppeltopfsystem bestätigen schließlich das theoretisch errechnete Verhalten.

Translation of abstract (English)

This thesis describes the implementation of an optical double-well potential for metastable atoms with the goal to observe tunneling of massive particles. The theoretical description of the propagation of matter waves in this shape of potential is explained, as well as a detailed discussion of the internal dynamics of this system. There are some critical parameters for building up such a potential. First of all, the angle of incidence between the two standing light waves, resulting in a difference of a factor of two in period has to be measured with an absolut precision of 0.01°. Further on the gaussian beams of the laser, which are used to generate the potential were investigated with respect for beeing homogeneous. The angle of incidence between the atomic beam and the potential was analyzed via bragg scattering and set to be perpendicular. The preparation of the initial state will be realized by an absorptive standing light wave, which revokes the atoms from detection. Finally the first measurements on the double-well system reveals the theoretical predictions.

Item Type: Master's thesis
Date Deposited: 25. Jul 2005 13:55
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Tunneleffekt, Atomphysik
Uncontrolled Keywords: Materiewellen , Quantenoptik , Doppeltopfpotentialmater waves , double-well potential , quantum optics
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