Dvofotonska pobuda rubidijevih atoma frekventnim češljem

Ivana Puljić

U ovom diplomskom radu proucavano je istovremeno hlađenje dva izotopa rubidija, 85^Rb i 87^Rb, pomocu optickog frekventnog ceslja. U tu svrhu, r

M. Uroić, Marija Majer, K. Ilakovac

A. Cipris

In this thesis, cooling of 87Rb atoms using an optical frequency comb resulting from highly stabilized femtosecond laser radiation was studied. Cooling of atoms was obtained by driving 52S1/2 (F = 2) → 52P3/2 (F' = 3) first resonant electronic transition of 87Rb atom with the single frequency comb line. Temperature of the cold atoms was determined using the time of flight technique. Temperature measurements were performed for various polarization configurations of counter propagating femtosecond laser beams. Temperature dependence of magnetic field and time of interaction with femtosecond laser was also measured. Cooling down to sub-Doppler temperatures was observed, with lowest measured temperature of 66 μK. According to our knowledge, this represents first experimental realization of sub-Doppler temperatures using optical frequency comb. For comparation with standard laser cooling techniques based on continuous-wave lasers, measurements were repeated using continuous-wave laser instead frequency comb. Well agreed results confirmed possibility of frequency comb laser cooling of atoms. That opens up a number of new possibilities in laser cooling, such as laser cooling of atoms with first resonant transitions in ultraviolet/vacuum ultraviolet spectrum range, where continuous-wave radiation is unavailable.

Iosif B. Khriplovich

Nikolai B. Delone

Slobodan Milošević

Uvod U lipnju 1995.znanstvenim svijetom pronijela se vijest koja je uzburkala maštu fizičara.Carl Wieman sa Sveučilišta u Coloradu i Eric Cornell s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju sa svojom grupom uspjeli su ohladiti paru rubidijevih atoma do tako niske temperature da se tisuće atoma sjedinilo u jedno isto kvantno stanje formirajući novo stanje tvari: Bose-Einsteinov kondenzat (BEC), [1].Priču moramo početi s nekim osnovnim pojmovima iz svijeta kvantne fizike koji govore o spinu, bozonima, fermionima, njihovim statističkim raspodjelama itd.Krenimo nekim redom.Jedno je od najznačajnijih saznanja s početka 20.stoljeća da je čitav svijet sastavljen od elementarnih čestica i njihovih složenica.Sve se one mogu razvrstati, na temelju spina 2 , u dvije grupe: bozone i fermione.Bozoni su čestice koje imaju cjelobrojni spin -njihov kutni moment je 0, 1, 2 itd.u jedinicama reducirane Planckove konstante h/2π .Fermioni su čestice koje imaju polucjelobrojni spin: 1/2, 3/2, 5/2 itd.Npr.fotoni i fononi su bozoni, dok su elektroni, neutroni, protoni, kao i najveći dio elementarnih čestica, fermioni.Njihove složenice -atomi mogu biti ili bozoni ili fermioni zavisno o tome da li sadrže paran ili neparan broj elementarnih fermiona.Bozoni i fermioni dobili su svoja imena po tome što njihove raspodjele po energetskim stanjima opisuju različite funkcije: Bose-Einsteinova raspodjela i Fermi-Diracova raspodjela.Fermioni su usamljenici (asocijalci), iz tog njihovog svojstva (teritorijalnog ponašanja u kojem ne trpe nikoga u svom prostoru) proizlazi Paulijev princip isključenja koji kaže da je dozvoljena samo jedna čestica u pojedinom kvantnom stanju.To je osnovni princip na kojem su sazdani atomi kao osnovni elementi sve pojavne tvari.Bozoni su sušta suprotnost, oni vole biti svi u istom stanju, i ne samo to, nego što ih je više na okupu veća je vjerojatnost da im se pridruži još jedan.Njihova se raspodjela matematički prikazuje funkcijom n i = 1/(e (Ei-μ)/kT) -1) (vidi sliku 1).