Deutsche Übersetzung des Titels: Niedrigdimensionale Fallen für Bose-Fermi-Mischungen

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Abstract

This thesis describes the design and realization of a novel experimental setup for the investigation of ultracold Bose-Fermi mixtures. The new setup combines a mixture experiment of 40K and 87Rb with one-dimensional trapping geometries that are accessible in the miniaturized wire traps of an atom chip. By additionally coupling the internal states of magnetically trapped atoms with radio-frequency (rf) fields, versatile state-selective and species-selective potentials can be created. One special case is the deformation of the static one-dimensional trap to a novel two-dimensional geometry in which the atoms are confined to the walls of a straight tube. An extensive numerical and experimental analysis of this trapping geometry with the aim of minimizing the variations in the trapping potential was performed. This leads to a new improved spatial arrangement for the wires that create the rf fields. The optimized wire layout was implemented in the new experimental setup and will allow the first realization of such a two-dimensional trap configuration with periodic boundary conditions. Results of experiments performed with a simplified arrangement of the rf wires allowed the observation of the two-dimensional regime with thermal atoms.

Übersetzung des Abstracts (Deutsch)

Diese Arbeit beschreibt den Entwurf und die Realisierung eines neuartigen Experimentaufbaus zur Untersuchung von ultrakalten Bose-Fermi Mischungen. Der neue Aufbau kombiniert ein Experiment für die Mischung aus 87Rb und 40K mit eindimensionalen Fallen, wie sie in den miniaturisierten Drahtfallen eines Atomchips erreichbar sind. Durch die zusätzliche Kopplung der internen Zuständen der magnetisch gefangenen Atome mit Radio-Frequenz (RF) Feldern, können vielseitige Potentiale erzeugt werden, die zustands- und speziesabhängig sind. Ein Spezialfall dieser Potentiale ist die Überführung einer eindimensionalen Falle in eine neuartige zweidimensionale Geometrie, in der die Atome auf die Wände einer geraden Röhre eingeschränkt sind. Diese Fallengeometrie wurde experimentell und in numerischen Simulationen ausführlich mit dem Ziel untersucht, die Variationen im Fallenpotential zu minimieren. Dies führte zu einer neuen verbesserten Anordnung der Drähte, die die RF Felder erzeugen. Diese optimierte Anordung der Drähte wurde im neuen Experimentaufbau implementiert und wird die erste Realisierung einer solchen zweidimensionalen Fallenkonfiguration mit periodischen Randbedingungen ermöglichen. In Experimenten, die mit einer vereinfachten Anordnung der RF Drähte durchgeführt wurden, wurde das zweidimensionale Regime mit thermischen Atomen erreicht.