Arrefecimento um ultracold Fermi Gas opticamente Preso por condução Periódico

Resumo

Apresentamos um método de condução paramétrico para resfriar um gás Fermi ultrafrio em uma armadilha de dipolo óptico de feixe cruzado. Este método remove seletivamente átomos de alta energia da armadilha, modulando periodicamente a profundidade da armadilha com frequências que são ressonantes com os componentes anarmônicos do potencial de aprisionamento.

Resumo

Apresentamos um método de resfriamento para um gás de Fermi frio conduzindo parametricamente movimentos atômicos em uma armadilha de dipolo óptico de feixe cruzado (ODT). Nosso método emprega a anarmonicidade do ODT, no qual os átomos mais quentes na borda da armadilha sentem os componentes anarmônicos do potencial de aprisionamento, enquanto os átomos mais frios no centro da armadilha sentem o harmônico. Ao modular a profundidade da armadilha com frequências que são ressonantes com os componentes anarmônicos, excitamos seletivamente os átomos mais quentes para fora da armadilha, mantendo os átomos mais frios na armadilha, gerando resfriamento paramétrico. Este protocolo experimental começa com uma armadilha magneto-óptica (MOT) que é carregada por um Zeeman mais lento. Os átomos pré-resfriados no MOT são então transferidos para um ODT e um campo magnético de polarização é aplicado para criar um gás de Fermi em interação. Em seguida, reduzimos o potencial de aprisionamento para preparar um gás Fermi frio perto da temperatura degenerada. Depois disso, varremos o campo magnético para o regime de não interação do gás de Fermi, no qual o resfriamento paramétrico pode se manifestar modulando a intensidade dos feixes de aprisionamento óptico. Descobrimos que o efeito de resfriamento paramétrico depende fortemente das frequências e amplitudes de modulação. Com a frequência e amplitude otimizadas, medimos a dependência da energia da nuvem no tempo de modulação. Observamos que a energia da nuvem é alterada de forma anisotrópica, onde a energia da direção axial é significativamente reduzida pela condução paramétrica. O efeito de resfriamento é limitado à direção axial porque a anarmonicidade dominante do ODT de feixe cruzado é ao longo da direção axial. Finalmente, propomos estender este protocolo para os potenciais de aprisionamento de grande anarmonicidade em todas as direções, o que fornece um esquema promissor para resfriamento de gases quânticos usando acionamento externo.

Introdução

Nas últimas duas décadas, várias técnicas de arrefecimento ter sido desenvolvido para gerar Bose-Einstein (BEC) e degeneram gases Fermi (DFG) a partir de vapores quentes atómicas ^{1, 2, 3, 4, 5.} BEC e DFG são novas fases de matéria que existem em temperaturas extremamente baixas, normalmente um milionésimos de um grau acima da temperatura do zero absoluto, muito inferiores às normalmente encontradas na Terra ou no espaço. Para obtenção de tais temperaturas baixas, a maioria dos métodos de arrefecimento conf....

Protocolo

NOTA: Este protocolo requer um aparelho átomo ultrafrio construídos em casa, incluindo o seguinte equipamento: dois lasers cavidade diodo externos (ECDL), uma configuração de travamento para a ECDL deslocamento de frequência de bloqueio ^10, um laser de fibra para o ODT, um AOM para modulação da intensidade do laser , um sistema de frequência de rádio (RF) de antena com um gerador de fonte e um amplificador de potência, um sistema de imagiologia de absorção com uma câmara CCD, um programa de computador para temporizar sequência e aquisição de dados (DAQ), um programa de computador para processamento de imagem e análise de dados, um par de elect....

Resultados

Usando este protocolo, estudar a dependência do arrefecimento paramétrico sobre o tempo de modulação com a modulação de frequência de amplitude e optimizado, ambos os quais foram determinados na nossa publicação anterior ^7. Em primeiro lugar, preparar um gás não interagem de Fermi de ⁶ átomos de Li nas duas menores estados hiperfinas com uma temperatura de T / T _F ≈ 1,2. Aqui, V _F = (6N)

Discussão

Apresenta-se um protocolo experimental para o arrefecimento paramétrico de um gás não interagem de Fermi em uma armadilha óptico de feixe cruzado. Os passos críticos deste protocolo incluem: Em primeiro lugar, o gás de Fermi opticamente preso tem de ser arrefecido perto da temperatura degenerada, diminuindo a profundidade armadilha. Em segundo lugar, uma frequência de modulação é escolhida que é ressonante com o componente anarmônico do potencial de aprisionamento. Em terceiro lugar, a intensidade do feixe de trapping é.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
500 mW 671 nm ECDL	Toptica	TA Pro	Quantidade: 1
35 mW 671 nm ECDL	Toptica	DL-100	Quantidade: 1
671 nm AOM	Isomet	1206C	Quantidade: 3
671 nm AOM Driver	Isomet	630C-110	Quantidade: 3
100 W 1.064 nm	CW laser IPG fotônica	YLR-100-1064-LP	Quantidade: 1
1.064 nm AOM	IntraAction	ATM-804DA6B	Quantidade: 1
Driver AOM de 1.064 nm	IntraAction	ME-805EH	Quantidade: 1
Gerador de Funções Arbitrárias	Agilent	33120A	Quantidade: 3
Placa de I/O Digital	United Electronic Industries	PD2-DIO-128	Quantidade: 1
Plataforma de Design de Sistema	National Instruments	LabVIEW	Quantidade: 1
Dispositivo de Medição de Tensão Analógico	Computação USB-3104		Quantidade: 1
Câmera CCD	Hamamatsu	Orca R2	Quantidade: 1
Gerador de Pulso Arbitrário	Quantum Composer	9618+	Quantidade: 1
Dispositivo de Medição de Medição de Tensão Analógica		USB-3104	Quantidade: 1
Fonte de alimentação			Quantidade: 1
Fonte de alimentação			Quantidade: 1
de alimentação			Quantidade: 2
Ventiladores de Refrigeração			Quantidade: depende do design do aparelho
671 nm Quantidade de espelhos			: depende do design do aparelho
671 nm Quantidade de placa			: depende do design do aparelho
671 nm Quantidade de placa			: depende do design do aparelho
500 mW Quantidade do obturador			: depende do design do aparelho
Lentes de 671 nm			Quantidade: depende do design do aparelho
Quantidade do Isolador			: 2, um para cada ECDL
671 nm Quantidade do Divisor de Feixe			Polarizador: depende do design do aparelho
Fotodetector	Thorlabs	SM05PD1A	Quantidade: 1
Multiplexador	Analog Devices	ADG409	Quantidade: 1
Multiplexador	Analog Devices	ADG408	Quantidade: 2
lentes			Quantidade: 1 para redutor
de feixe 1.064 nm lente			Quantidade: 1 para redutor de feixe
1.064 nm Quantidade de espelhos			: depende do design do aparelho
1.064 nm Quantidade de placas			: depende do design
do aparelhoLentes			Quantidade: depende do design do aparelho
		filme fino de 1.064 nm	Quantidade: 1
100 W, 1.064 nm Quantidade de despejo			: 1
100 W, 1.064 nm Quantidade do medidor			: 1
Gerador de função RF	Rigol	DG4162	Quantidade: 1
Mini-circuitos	do amplificador de potência RF	ZHL-100W-GAN+	Quantidade: 1

de 20 A de 10 A Fonte de 120 A de meia onda de quarto de onda do feixe Faraday plano-côncavas de 1.064 nm plano-convexa de meia onda de 1.064 nm Polarizador de de feixe de potência