Phase correlations of coupled one-dimensional Bose gases

Abstract

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wird durch die Präparierung von zwei gekoppelten eindimensionalen Bosegasen, sogenannte "Quasikondensate", in einem Doppelmuldenpotential auf einem Atomchip ein langer bosonischer Josephsonkontakt realisiert. Materiewelleninterferenz erlaubt die direkte Messung des relativen Phasenverlaufs, der bestimmt wird durch das Wechselspiel von thermischen Phasenfluktuationen und der nivellierenden Wirkung der Kopplung zwischen den beiden Quasikondensaten. Die statistischen Eigenschaften des Systems im thermischen Gleichgewicht werden durch die Bestimmung der Zweipunktskorrelationsfunktion der relativen Phase zugänglich. Ein Vergleich mit einer stochastischen Modellierung der zugrundeliegenden Theorie erlaubt die Messung der Kopplungsstärke und somit eine vollständige Charakterisierung des langen bosonischen Josephsonkontakts.<br />

In this thesis an elongated bosonic Josephson junction is realized by preparing two coupled one-dimensional degenerate Bose gases, so-called 'quasi-condensates', in a tunable double well potential on an atom chip. Matter wave interferometry gives direct access to the relative phase field, which reflects the interplay of thermally driven fluctuations and phase locking due to tunneling. The thermal equilibrium state is characterized by probing the full statistical distribution function of the two-point phase correlation. Comparison to a stochastic model allows to measure the coupling strength and hence a full characterization of the bosonic Josephson junction.