Enfriar un ópticamente Atrapado ultrafrías Fermi de gas por conducción periódica

Jiaming Li; Leonardo F. de Melo; Le Luo

doi:10.3791/55409

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

Artículo de método

Enfriar un ópticamente Atrapado ultrafrías Fermi de gas por conducción periódica

7.3K visualizaciones

⸱

DOI:

10.3791/55409

⸱

30 de marzo de 2017

Jiaming Li¹ , Leonardo F. de Melo¹ , Le Luo¹

¹Department of Physics, Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI)

En este artículo

Resumen

Presentamos un método de conducción paramétrico para enfriar un gas Fermi ultrafrío en una trampa dipolo óptica de haz cruzado. Este método elimina selectivamente los átomos de alta energía de la trampa modulando periódicamente la profundidad de la trampa con frecuencias que son resonantes con los componentes anarmónicos del potencial de trampa.

Resumen

Presentamos un método de enfriamiento para un gas Fermi frío mediante la conducción paramétrica de movimientos atómicos en una trampa dipolar óptica (ODT) de haz cruzado. Nuestro método emplea la anarmónica de la ODT, en la que los átomos más calientes en el borde de la trampa sienten los componentes anarmónicos del potencial de atrapamiento, mientras que los átomos más fríos en el centro de la trampa sienten el armónico. Al modular la profundidad de la trampa con frecuencias que son resonantes con los componentes anarmónicos, excitamos selectivamente los átomos más calientes fuera de la trampa mientras mantenemos los átomos más fríos en la trampa, generando un enfriamiento paramétrico. Este protocolo experimental comienza con una trampa magneto-óptica (MOT) que es cargada por un Zeeman más lento. Los átomos preenfriados en el MOT se transfieren a un ODT y se aplica un campo magnético de polarización para crear un gas Fermi que interactúa. A continuación, reducimos el potencial de atrapamiento para preparar un gas Fermi frío cerca de la temperatura degenerada. Después de eso, barremos el campo magnético al régimen no interactivo del gas Fermi, en el que el enfriamiento paramétrico se puede manifestar modulando la intensidad de los haces de captura óptica. Encontramos que el efecto de enfriamiento paramétrico depende en gran medida de las frecuencias y amplitudes de modulación. Con la frecuencia y amplitud optimizadas, medimos la dependencia de la energía de la nube con el tiempo de modulación. Observamos que la energía de la nube se cambia de forma anisotrópica, donde la energía de la dirección axial se reduce significativamente por la conducción paramétrica. El efecto de enfriamiento se limita a la dirección axial porque la anarmonía dominante del ODT de haz cruzado está a lo largo de la dirección axial. Finalmente, proponemos extender este protocolo para los potenciales de atrapamiento de la gran anarmonía en todas las direcciones, lo que proporciona un esquema prometedor para enfriar gases cuánticos utilizando la conducción externa.

Introducción

En las dos últimas décadas, varias técnicas de enfriamiento se han desarrollado para la generación de condensados de Bose-Einstein (BEC) y degenerar gases de Fermi (DFG) de los vapores atómicos calientes ^{^1,} ^{^2,} ^{^3,} ^{^4,} ^5. BEC y DFG son nuevos fases de la materia que existen en temperaturas extremadamente bajas, por lo general una millonésima de un grado por encima del cero absoluto de temperatura, muy inferiores a los que normalmente se encuentran en la tierra o en el espacio. Para obtener tales bajas tempera....