Hideg atomnyaláb előállítása magneto-optikai csapdából, és tulajdonságainak vizsgálata = Production of cold atomic beam from magneto-optical trap and investigation of its properties

Szigeti, János and Bakos, József and Kedves, Miklós Ákos and Sörlei, Zsuzsanna and Tóth, Zoltán László (2008) Hideg atomnyaláb előállítása magneto-optikai csapdából, és tulajdonságainak vizsgálata = Production of cold atomic beam from magneto-optical trap and investigation of its properties. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 42773_ZJ1.pdf Download (328kB)

Abstract

Magneto-optikai Csapdában levő 106 Rb atomból álló néhány K hőmérsékletű felhőt egy rezonanciára hangolt, szinuszosan frekvenciamodulált (csörpölt) lézerből 60ns követési távolságú, fókuszált impulzus sorozatokkal gyorsítottunk. Az atomfelhő mögött 45cm-re egy eltakarható tükör volt. Eltakart tükör esetén számításaink alapján a lézer fotonjainak és a Rb atomoknak a kölcsönhatása következtében a Rb atomok gerjesztett állapotba kerülnek, (melynek élettartama 27ns) , majd spontán emisszióval lebomlanak, és egyúttal a lézer irányába hk mechanikai impulzust kapnak a lézerből, ahol h a Planck-állandó, k a lézer hullámszáma. Nyitott tükör esetén a fotonok 3ns alatt ujra elérik a csapdát, és ekkor a gerjesztett atomok indukált emisszióval bomlanak, de így még egy, az előbbivel azonos hk impulzust, azaz összesen 2 hk-t kapnak, ami a lézer irányába gyorsítja őket. A fentiek alapján megmértük az atomfelhő elmozdulását különböző csörp-sebességeknél felváltva, eltakart és nyitott tükör mellett. A folyamatot egy Mach-Zehnder tipusú modulátorral tettük kvantitatívvá. A lézer csörp-sebességét a szinusz középszintjének a Rb rezonancia szintjétől való távolságának, azaz a tápfeszültségének, eltolásával változtattuk. Igy megmértük az atom felhő elmozdulásának távolságát a csörp sebesség függvényében. A mérések során azt tapasztaltuk, hogy az atomok csak bizonyos csörp sebességek esetén kapják meg a 2 hk impulzust. | A cloud of 106 Rb atoms, cooled to some hK, from a Magneto-Optical Trap (MOT) was accelerated by trains of pulses from a sinusoidally chirped diode laser, with its central frequency tuned to the resonance of Rb. The interval between the pulses of the train was 60ns. After the Trap in a distance 45cm was a coverable mirror. In the case of covered mirror, in consequence of interaction between the Rb atoms and the laser-photons, the photons excite the atoms, which decay through spontaneous emission with a lifetime 27ns, and at the same time they get from the photons hk mechanical momentum in the direction of laser beam (h is the Planck-constant, k is the wavenumber of photons). When the mirror is open, then it reflects the laser beam, the atoms are decay through induced emission, and therfore they get one more hk momentum in the same direction, i.e. they get 2hk each, and their acceleration is twice as in the case of closed mirror. By the reason of these, we have measured the movement of atomic cloud at different chirp velocities with opened and closed mirror subsequently. The process was made to be more quantitative by a Mach-Zehnder type modulator, and we have measured the distance of movement of cloud, depending on the chirp velocity of laser. It was controlled by changing the distance between the central level of the sinus modulation, and the Rb resonance level, by changing the feed voltage of the laser.We have observed, that the Rb atoms get the momentum 2hk, only in the case of some particular speeds of chirp.

Actions (login required)

Edit Item