Preparations for optical lattice experiments of ultra-cold, strongly interacting 6Li gases

Abstract

Ultra-kalte atomare Gase dienen als eine interessante experimentelle Plattform im Vieleilchenquantenphysik zu untersuchen. Insbesonders stark interagierende Quanten-Systeme sind nicht nur theoretisch, sondern auch numerisch schwer zu behandeln. Daher müssen experimentelle Untersuchungen angestellt werden, um Einsicht in diese Bereiche zu gewinnen. Während dieser Arbeit wurde ein vielseitiges, optisches Akkordeon-Gitter in das Hauptexperiment integriert und charakterisiert, zusammen mit Bildgebungs Techniken, wie Fluoreszenz-Bildgebung und Atom-Gas-Tomographie, die uns Zugang zu lokalen Informationen verschaffen. Des Weiteren wurden erste Schritte unternommen um ein zweites Akkordeon-Gitter zu konstruieren, welches Experimente mit fermion ischen Gasen ermöglichen wird. All diese Vorbereitungen werden uns erlauben eine Vielzahl an Experimenten mit bosonischen und fermionischen Teilchen bei unterschiedlichen Interaktionsstärken durchzuführen. Darunter befinden sich unter anderem Materiewellen Interferenz und das Beschreiben von Thermalisationsverhalten.

Ultra-cold atomic gases serve as an interesting experimental platform to investigate many-body physics. Especially strongly interacting systems are not only difficult to describe theoretically but also hard to simulate. Therefore experimental investigations have to be done to provide some insight into these matters. During this thesis, a versatile accordion lattice setup has been installed into the main experiment and characterized, together with imaging techniques that allow us to acquire local information, like fluo rescence imaging and atomic cloud tomography. Furthermore, first steps were taken to assemble a second accordion lattice, which will enable experiments with fermionic gases. These preparations will allow us to perform a variety of experiments with bosonic and fermionic particles at different interaction strengths, like matter wave interference and tracking of thermalization behavior.