Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio.A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie.O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos 1 S 0 -1 P 1 de Γ = 23)ߨ2( ,ݖܪܯ e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto 1 S 0 -3 P 1 de Γ = )ߨ2( 7.5 .ݖܪܯ O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição.A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura ܶ = 600 ℃.O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno ܦ ≈ 180μ݉ e um comprimento de 8 mm.Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno.A largura tem um valor ݓ = 801)ߨ2( ݖܪܯ e a divergência do feixe de ߙ ≈ 4,12.A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de ߣ = 461 ݊݉ , circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ = 085)ߨ2-( .ݖܪܯ Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m.Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração "spin flip" para gerar o campo.A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO).Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ = 23)ߨ2( ݖܪܯ .A dessintonia dos feixe após da caracterização do sistema foi de Δ = 93)ߨ2-( .ݖܪܯ Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de ܶ = ܭ݉7.4e para o eixo horizontal de ܶ ு = 4 .ܭ݉ Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha ݐ = ݏ51.0como bombeamento óptico de estado 3 P 2 -3 D 2 .O tempo de vida foi de 0.3 ݏ ݁ 0.03 ݏ com e sem bombeamento óptico, respectivamente.
Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio.A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie.O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos 1 S 0 -1 P 1 de Γ = 23)ߨ2( ,ݖܪܯ e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto 1 S 0 -3 P 1 de Γ = )ߨ2( 7.5 .ݖܪܯ O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição.A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura ܶ = 600 ℃.O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno ܦ ≈ 180μ݉ e um comprimento de 8 mm.Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno.A largura tem um valor ݓ = 801)ߨ2( ݖܪܯ e a divergência do feixe de ߙ ≈ 4,12.A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de ߣ = 461 ݊݉ , circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ = 085)ߨ2-( .ݖܪܯ Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m.Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração "spin flip" para gerar o campo.A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO).Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ = 23)ߨ2( ݖܪܯ .A dessintonia dos feixe após da caracterização do sistema foi de Δ = 93)ߨ2-( .ݖܪܯ Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de ܶ = ܭ݉7.4e para o eixo horizontal de ܶ ு = 4 .ܭ݉ Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha ݐ = ݏ51.0como bombeamento óptico de estado 3 P 2 -3 D 2 .O tempo de vida foi de 0.3 ݏ ݁ 0.03 ݏ com e sem bombeamento óptico, respectivamente.
Neste trabalho é apresentada a construção da montagem de um sistema experimental para resfriar átomos de estrôncio. A construção do sistema está focada no estudo do espalhamento coletivo em nuvens atômicas frias e ultrafrias por meio da teoria de Mie. O estrôncio é um elemento que conta com dois estágios de resfriamento, o primeiro utilizando a transição forte entre estados singletos ¹S₀-¹P ₁ de Γ = (2 π)32 MHz, e o segundo com uma transição fraca entre estados singleto e tripleto ¹S₀-³P₁ de Γ = (2 π)7,5 MHz. O objetivo deste trabalho é a construção do sistema para resfriar átomos de estrôncio utilizando a primeira transição. A construção do sistema se apresenta em várias partes, primeiro a construção do um forno como fonte de vapor de estrôncio, onde o estrôncio metálico é aquecido até uma temperatura T = 600°C. O forno conta com um sistema de microtubos encarregados de colimar o feixe atômico, estes microtubos tem um diâmetro interno D ≈ 180µm e um comprimento de 8mm. Depois da implementação do forno e do sistema de microtubos foi medido o perfil de velocidades transversais e a divergência do feixe atômico que sai do forno. A largura tem um valor wr = (2π)108 MHze a divergência do feixe de α ≈4,12. A segunda parte do sistema conta com a construção do desacelerador Zeeman, responsável por desacelerar os átomos do feixe atômico utilizando um feixe laser contrapropagante de λ=461 nm, circularmente polarizado e com uma dessintonização utilizada, após a caracterização do sistema, de Δ=(-2π)580MHz. Os átomos sentiram os efeitos da força de pressão radiativa dentro de um tubo de comprimento de 0,28m. Para compensar o efeito Doppler causado pelo movimento dos átomos foi utilizado um arranjo de bobinas em configuração spin flip para gerar o campo. A terceira e principal parte do sistema foi a construção da armadilha magnetoóptica (AMO). Onde os átomos que saem do desacelerador Zeeman são confinados e resfriados pela combinação de seis feixes contrapropagantes, dos quais três são retrorefletidos utilizando a transição Γ=(2π)32MHz. A dessintonia dos feixes após da caracterização do sistema foi de Δ=(-2π)39MHz. Depois da construção do sistema foi feita a primeira caracterição da armadilha magneto-óptica de átomos de estrôncio 88 em nosso grupo, onde obtivemos a temperatura dos átomos na armadilha para o eixo vertical da expansão foi de Tv=4.7mK e para o eixo horizontal de TH=4mK. Também foi medido o tempo de carga dos átomos na armadilha tcarga=0.15s como bombeamento óptico de estado ³P₂-³D₂. O tempo de vida foi de 0.3s e 0.03s com e sem bombeamento óptico, respectivamente.
Neste trabalho, apresentamos a construção e caracterização de uma Armadilha Magneto-Óptica (AMO) para átomos neutros de Rubídio. Esta AMO usa fundamentalmente a força de radiação de três pares de feixes contrapropagantes, que se interceptam na origem de uma região onde um campo magnético quadrupolar é aplicado. Implementamos uma montagem para a geração de pares de fótons individuais a partir de ensembles atômicos como proposto no protocolo de informação quântica DLCZ. No desenvolvimento deste trabalho, montamos o sistema de vácuo e a câmara de vácuo onde é gerada a nuvem de átomos aprisionados. Fizemos a construção, sintonia e chaveamento dos feixes de resfriamento, e dos feixes usados no experimento de geração de fótons; chamados de escrita e leitura. Para a caracterização da AMO, fizemos medidas do número de átomos, e medidas da densidade da nuvem, calculando a profundidade óptica. Utilizando um método baseado em espectroscopia de micro-ondas, o qual foi implementado pela primeira vez em nosso grupo, fizemos o cancelamento de campos magnéticos espúrios atuando sobre a AMO.
O segundo é uma unidade fundamental do Sistema Internacional de Unidades (SI), atualmente definida a partir da frequência da transição hiperfina do estado fundamental do átomo de césio-133. A elevada precisão associada a essa definição constitui a base dos padrões modernos de tempo e frequência, sendo essencial para diversas tecnologias que exigem sincronização rigorosa, como sistemas de navegação por satélite, telecomunicações e metrologia de precisão. Apesar do desempenho metrológico alcançado por relógios atômicos primários, como os do tipo chafariz, esses sistemas apresentam elevada complexidade experimental, grandes dimensões físicas e baixa portabilidade, o que motiva a busca por arquiteturas mais compactas e robustas. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a caracterização de um sistema de resfriamento e aprisionamento de átomos frios de césio, com foco em aplicações em relógios atômicos compactos. O sistema desenvolvido emprega técnicas de desaceleração e resfriamento utilizando uma configuração de feixe único refletido em uma cavidade cônica de espelhos para a geração dos feixes contrapropagantes necessários à arquitetura de armadilha magneto-óptica (MOT). Essa abordagem permite a redução significativa do número de componentes ópticos, simplificando o alinhamento experimental e favorecendo a compactação do sistema. Foram implementados e caracterizados os subsistemas ópticos, eletrônicos e de vácuo necessários à operação contínua da armadilha. Como resultado, foi obtida experimentalmente uma nuvem de átomos frios de césio aprisionados, evidenciando o correto funcionamento do sistema proposto e sua viabilidade como fonte de átomos frios. Os resultados demonstram que a arquitetura desenvolvida constitui uma plataforma promissora para a integração de estágios subsequentes, como o resfriamento Doppler e a interrogação por micro-ondas, visando à implementação futura de um relógio atômico compacto e transportável. Este trabalho contribui, assim, para o avanço de tecnologias quânticas aplicadas à metrologia de tempo e frequência.
As armadilhas magneto-ópticas resfriam e aprisionam átomos em uma determinada região, formando nuvens de átomos frios. Conforme a configuração da armadilha, pode-se obter nuvens em diferentes geometrias, como esféricas ou em forma de anel. As armadilhas tem uma grande gama de aplicações, como a construção de relógios atômicos, a obtenção do condensado de Bose-Einstein e o estudo de colisões, no qual a geometria em anel se torna interessante para o estudo em baixas dimensões. Para conhecer os parâmetros da armadilha é necessário fazer sua caracterização. Parâmetros adequados permitem otimizar a armadilha e melhorar a performance da mesma. O objetivo de nosso trabalho é estudar o comportamento do movimento dos átomos e das forças que atuam sobre eles ao variar alguns parâmetros da armadilha, como por exemplo o gradiente de campo magnético, a dessintonia entre a frequência do laser e da transição atômica, a intensidade dos feixes laser e o perfil de intensidade dos feixes. Utilizando o método de integração de Runge- Kutta, apresentaremos simulações da trajetória de um átomo aprisionado e o raio da órbita variando os mesmos parâmetros da armadilha anteriormente citados. Na literatura encontra-se a descrição da força exercida sobre os átomos aprisionados com feixes laser de perfil gaussiano na configuração tradicional e também com um pequeno desalinhamento. A partir da dedução da força sobre os átomos aprisionados com feixes laser de perfil gaussiano, apresentaremos algumas considerações feitas para encontrar a força que atua sobre os átomos com feixes de perfil não gaussiano e simulações realizadas nesta nova consideração. Desta forma, poderá se verificar se existe a possibilidade de aprisionar átomos com feixes de outros perfis de intensidade.
A~AONos ultimos anos tem side grande 0 interesse no estudo da obtenQao de amostras de atomos frios e de altas densidades.(1) Tais amostras podem ser uteis em experiencias de espectroscopia de alta resoluQao, produQao de padroes de frequencias e re16gios atomicos, e estudos de processos de colisao.Alem disto, se obtivermos amostras com velocidades tais que 0 comprimento de onda de de Broglie associado ao atomo (lD) seja da ordem da distancia interatomica, efeitos quanticos coletivos tal como condensaeao de observados.Uma Bose-Einstein, poderiam em das formas de obter-se estas principio serem amostras e atraves da tecnicas de desaceleraeao de feixes at6micos.(2) Uma outra, e mais investigada atualmente, e a tecnica de aprisionamento de atomos neutros usando armadilhas magneto-opticas.Ate 1987, existiam duas formas de construir-se armadilhas para atomos neutros.Uma delas emprega a forea magnetica atuante no atomo quando ele esta em uma regiao de campo magnetico nao homogeneo (3) e a outra refere-se ao uso da forea de presao de radiaQao para confina-lo.(4)Basicamente, a ideia que suporta a armadilha magnetica e 0 fato que estados fundamentais eletr6nicos de certos atomos com spins eletr6nicos desemparelhados tem energia que aumenta com 0 campo magnetico, produzindo assim uma forQa restauradora sobre eles, na direQao do minima de campo.A primeira armadilha optica foi proposta por Ashkin (4) em 1978 e consiste de dois lasers contrapropagantes focalizados.Nesta configuracao existe uma forca restauradora axial devido a forca espontanea e uma forca restauradora transversal devido ao gradiente do campo induzida).Entretanto, a primeira observaCao de atomos aprisionados opticamente devido a forca espontanea, foi realizada em 1985 por S. Chu et.al,(5) em atomos de sodio (Na).A configuraCao experimental utilizada constitui-se de um arranjo tridimensional de feixes contrapropagantes sintonizados abaixo da frequenci~de ressonancia.De acordo com a assertiva de H~sch e Schawlow (6) isto causa uma forca oposta a velocidade do atomo, ou seja uma forca viscosa.Por isto esta tecnica e denominada de melado optico.A densidade de atomos confinados por esta tecnica foi da ordem de 10~m-3, com temperatura da ordem de 240uK, que corresponde ao limite de temperatura minima fornecido pela teoria aprisionados neste limite e de aproximadamente 60cm/s.Na verdade o melado optico nao e uma verdadeira armadilha pois nao existe forca restauradora presente e 0 tempo de confinamento dos atomos e de apenas 100 ms, que e muito menos que 0 obtido pela tecnica discutiremos a seguir.
Neste trabalho apresentamos a construção e caracterização de uma armadilha magneto-óptica, a qual utilizamos para aprisionamento de átomos de Rb. Após a construção da armadilha e sua caracterização, fizemos experimentos para estudar os efeitos da luz de banda larga sobre os átomos aprisionados. Para esse estudo, utilizamos lâmpadas incandescentes que possuem um espectro largo de comprimentos de onda. Verificamos que em uma armadilha com 109 átomos aprisionados, a luz de banda larga aumenta a fluorescência emitida pela nuvem de átomos, tendo fortes indícios que isto representa efetivamente um aumento na eficiência da armadilha. No entanto, com os experimentos que fizemos, não podemos distinguir se essa diferença é referente a um aumento de átomos aprisionados ou apenas espalhamento de luz causado pelo aumento da intensidade de luz incidida sobre a nuvem. Fizemos então uma comparação da resposta dos átomos, frente a variações na intensidade dos feixes de laser utilizados para o aprisionamento. Por motivos que serão discutidos neste trabalho, refizemos esse estudo com um número menor de átomos aprisionados, 108 átomos, e verificamos que o aquecimento das lâmpadas reflete no aumento das perdas na armadilha, diminuindo então o número de átomos aprisionados. Isto nos levou a fazer um estudo sobre a dinâmica das colisões presentes na armadilha, para entendermos a influência da temperatura na eficiência da armadilha. Verificamos que um pequeno aumento uniforme na temperatura da câmara levaria a grandes perdas na armadilha, mas o aumento da temperatura causado pelas lâmpadas é um aumento local, e gera um processo de desgaseificação da câmara, aumentando a quantidade de átomos, "diferentes de Rb", presentes no vapor de fundo.