Towards light induced dipole-dipole interactions in a Bose-Einstein Condensate

Abstract

Über die letzten Jahrzehnte haben sich Atominterferometer zu einer der genausten Plattformen zur Messung von Beschleunigungen wie zum Beispiel Gravitation entwickelt. Die hohe Sensitivität von Atominterferometern gegenüber Änderungen von Potentialen kann genutzt werden, um die Interaktion zwischen Atomen sehr genau zu vermessen. Ein spezieller Fall davon sind durch Licht induzierte Dipol-Dipol Wechselwirkungen, wobei vorausgesagt wird, dass diese sogar durch inkohärente Lichtfelder nahe der Resonanz erzeugt werden. In dieser Arbeit wird ein Rb-87 Bose-Einstein Kondensat (BEC), welches in einem Potentialtopf gefangen und dann in ein Doppelmuldenpotentialungleich gespalten wird sodass die mittlere Atomzahl in beiden Potentialtöpfen unterschiedlich ist, für die Messungen verwendet. Nach der Beleuchtung der Atome mit Licht nahe ihrer Resonanz führt die Dichteabhängigkeit der Licht induzierten Dipol-Dipol Wechselwirkung zu einem relativen Phasenschub, welcher im Interferenzmuster sichtbarwird. Für die Beleuchtung der Atome wurden zwei Lichtquellen aufgebaut: eine Blitzlampe als inkohärente und ein frequenzstabilisierter Laser als kohärente Lichtquelle. Außerdem wurden bereits erste Messungen durchgeführt.

Atom interferometers have proven to be one of the most accurate devices to measure accelerations such as gravity. The high sensitivity of atom interferometers to potential energy changes can also be used to measure the interaction between the atoms. A particular type of these are light-induced dipole-dipole interactions, which are predicted to be even caused by incoherent and near-resonant light fields. In this thesis, a Rb-87 Bose-Einstein Condensate (BEC) trapped in a single well potential is (unevenly) split into a double-well potential such that the average atom density in each well is different. After illuminating the atoms with near-resonant light, the density dependence of the light induced dipole-dipole interaction will lead to a relative phase shift visible in the interference pattern. For the external light field, two setups using a flashlamp as an incoherent light field source and a frequency stabilized laser as a coherent source were built and used for first measurements.