Die seit kurzer Zeit experimentell realisierbare Bose-Einstein Kondensation verd unnter atomarer Gase er onet der Atomoptik und Quantenoptik durchd i eV erf ugbarkeit langreichweitig koh arenter Materiewellen neue Perspektiven.Insbesondere atomoptische Elemente pro tieren von den erweiterten M oglichkeiten, die Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten durchlokale Manipulation der makroskopischen Kondensatwellenfunktion zu beein ussen.Die vorliegende Arbeit zeigt die Grundlagen und wesentlichen Anwendungsm oglichkeiten atomoptischer Elemente f ur quantenlimitierte Messungen mit koh arenten Materiewellen auf.Eingebunden in den SFB 407 'Quantenlimitierte Messungen an Atomen, Molek ulen und Photonen' konnte das Ziel erreicht werden, mit einer neu entwickelten Apparatur wichtige Aspekte einer koh arenten Atomoptik 'am Quantenlimit' zu vermessen und zu analysieren.Besonders wichtig und hilfreichf ur das konkrete Design des Experiments waren detaillierte theoretische Analysen der Verdampfungsk uhlung von Atomen in Magnetfallen im Rahmen dieser Arbeit.Die wesentlichen numerisch und experimentell gewonnenen Ergebnisse, insbesondere entscheidende Parameter-Bedingungen der Verdampfungsk uhlung werden vorgestellt und in ihrer Relevanz zur Erzeugung von BEC identi ziert.Die realisierte Apparatur erzeugt Bose-Einstein Kondensate mit Teilchenzahlen bis zu einigen 10 5 und stabil einstellbaren Temperaturen mit einer Taktrate von 20-30 Sekunden.Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die exible Erzeugung koh arenzerhaltender atomoptischer Elemente auf der Basis von Dipolpotentialen.Die Realisierung der fundamentalen Elemente Spiegel, Phasenschieber und Strahlteiler mit Lichtschnitten wird vorgestellt.Die Analyse der Dynamik der Kondensatwellenfunktion bei der Re exion an einem Spiegel f uhrt zur Entwicklung eines 'Koh arenzdetektors' f ur Materiewellen.Mit der Beobachtung von Materiewelleninterferenzen nach der Wechselwirkung gelingt der Nachweis der koh arenzerhaltenden Eigenschaften der verwandten Dipolpotentiale.Als einen ersten Schritt auf dem Weg zu einer integrierten, koh arenten Atomoptik wird ein Materiewellenleiter f ur Bose-Einstein Kondensate in Form von r ohrenf ormigen Lichtgeometrien demonstriert.Bose-Einstein Kondensate wurden in diesen Wellenleiter umgeladen und der Transport der Atome uber bis zu 1 mm f ur Zeiten bis zu 55 ms demonstriert.Fundamentale Fragestellungen bez uglich 'Revivals' und Irreversibilit at der quantenmechanischen Entwicklung treten bei der Untersuchung der Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten beim nichtadiabatischen Transfer in Kastenpotentiale auf.Hierzu werden erste Experimente in r ohrenf ormigen Lichtgeometrien mit steilem Potentialanstieg vorgestellt.Die konventionelle Atomoptik wird durch ein Konzept zur koh arenten Manipulation der Phase der Kondensatwellenfunktion zu einer holographischen Atomoptik erweitert.Exemplarisch wird die holographische Erzeugung von Vortexzust anden diskutiert.
Die seit kurzer Zeit experimentell realisierbare Bose-Einstein Kondensation verd unnter atomarer Gase er onet der Atomoptik und Quantenoptik durchd i eV erf ugbarkeit langreichweitig koh arenter Materiewellen neue Perspektiven.Insbesondere atomoptische Elemente pro tieren von den erweiterten M oglichkeiten, die Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten durchlokale Manipulation der makroskopischen Kondensatwellenfunktion zu beein ussen.Die vorliegende Arbeit zeigt die Grundlagen und wesentlichen Anwendungsm oglichkeiten atomoptischer Elemente f ur quantenlimitierte Messungen mit koh arenten Materiewellen auf.Eingebunden in den SFB 407 'Quantenlimitierte Messungen an Atomen, Molek ulen und Photonen' konnte das Ziel erreicht werden, mit einer neu entwickelten Apparatur wichtige Aspekte einer koh arenten Atomoptik 'am Quantenlimit' zu vermessen und zu analysieren.Besonders wichtig und hilfreichf ur das konkrete Design des Experiments waren detaillierte theoretische Analysen der Verdampfungsk uhlung von Atomen in Magnetfallen im Rahmen dieser Arbeit.Die wesentlichen numerisch und experimentell gewonnenen Ergebnisse, insbesondere entscheidende Parameter-Bedingungen der Verdampfungsk uhlung werden vorgestellt und in ihrer Relevanz zur Erzeugung von BEC identi ziert.Die realisierte Apparatur erzeugt Bose-Einstein Kondensate mit Teilchenzahlen bis zu einigen 10 5 und stabil einstellbaren Temperaturen mit einer Taktrate von 20-30 Sekunden.Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die exible Erzeugung koh arenzerhaltender atomoptischer Elemente auf der Basis von Dipolpotentialen.Die Realisierung der fundamentalen Elemente Spiegel, Phasenschieber und Strahlteiler mit Lichtschnitten wird vorgestellt.Die Analyse der Dynamik der Kondensatwellenfunktion bei der Re exion an einem Spiegel f uhrt zur Entwicklung eines 'Koh arenzdetektors' f ur Materiewellen.Mit der Beobachtung von Materiewelleninterferenzen nach der Wechselwirkung gelingt der Nachweis der koh arenzerhaltenden Eigenschaften der verwandten Dipolpotentiale.Als einen ersten Schritt auf dem Weg zu einer integrierten, koh arenten Atomoptik wird ein Materiewellenleiter f ur Bose-Einstein Kondensate in Form von r ohrenf ormigen Lichtgeometrien demonstriert.Bose-Einstein Kondensate wurden in diesen Wellenleiter umgeladen und der Transport der Atome uber bis zu 1 mm f ur Zeiten bis zu 55 ms demonstriert.Fundamentale Fragestellungen bez uglich 'Revivals' und Irreversibilit at der quantenmechanischen Entwicklung treten bei der Untersuchung der Dynamik von Bose-Einstein Kondensaten beim nichtadiabatischen Transfer in Kastenpotentiale auf.Hierzu werden erste Experimente in r ohrenf ormigen Lichtgeometrien mit steilem Potentialanstieg vorgestellt.Die konventionelle Atomoptik wird durch ein Konzept zur koh arenten Manipulation der Phase der Kondensatwellenfunktion zu einer holographischen Atomoptik erweitert.Exemplarisch wird die holographische Erzeugung von Vortexzust anden diskutiert.
Das Gebiet der Atomoptik hat sich in den letzten zwanzig Jahren von einem Stadium einfacher Demonstrationsexperimente bis zum Aufbau komplexer Präzisionsmessinstrumente zur Bestimmung von Naturkonstanten entwickelt. Mittlerweile gibt es eine erste Generation transportabler Atominterferometer auf der Basis kalter Atome, die eine Messung von Beschleunigungen oder Rotationen ermöglicht. Mit der experimentellen Realisierung der Bose-Einstein-Kondensation haben sich faszinierende Perspektiven auf dem Gebiet der Atomoptik eröffnet. Ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC) als Quelle kohärenter Materiewellen ermöglicht den Aufbau neuartiger Interferometerstrukturen. Ein besonders einfaches und variables Mittel der Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten stellen optische Dipolpotentiale dar. In der vorliegenden Arbeit werden atomoptische Experimente mit Bose-Einstein-Kondensaten in mit mikrooptischen Elementen erzeugten optischen Dipolpotentialen vorgestellt. Solche optischen Mikroelemente ermöglichen besonders kompakte optische Aufbauten. Die Bose-Einstein-Kondensate aus 87Rb-Atomen entstehen mit Hilfe evaporativer Kühlung in einer gekreuzten Dipolfalle mit Licht eines Faserlasers bei einer Wellenlänge von 1070 nm durch langsames Absenken der Strahlleistungen. Bei Temperaturen von unter 20 nK werden ultra-kalte Ensembles mit 10000 Atomen bei einem Kondensatanteil von 50% erzeugt. Als Werkzeug zum Teilen und Beschleunigen der Bose-Einstein-Kondensate wurde ein eindimensionales optisches Gitter realisiert. Durch unterschiedliche Pulssequenzen und relative Verstimmungen der Gitterstrahlen ist damit sowohl eine gezielte Erzeugung kohärenter Superpositionen zwischen verschiedenen Impulszuständen möglich als auch eine kontrollierte adiabatische Beschleunigung des gesamten atomaren Ensembles. So wurde mit einem Puls eines unbewegten optischen Gitters ein symmetrisches Aufteilen des Ensembles in Teilensembles mit entgegengerichtetem Impuls gleichen Betrags mit einer Effizienz von 80% erreicht. Mit einem Puls eines bewegten optischen Gitters konnten außerdem gezielt Superpositionen zwischen unterschiedlichen benachbarten Impulszuständen erzielt werden. Weiterhin ließ sich mit einem solchen Gitterpuls das gesamte Ensemble mit einer Effizienz von mindestens 60% in eine von null verschiedene Impulsordnung überführen. Durch eine adiabatische Beschleunigung wurden sogar Effizienzen von mindestens 90% beim Beschleunigen von atomaren Ensembles auf Impulse von bis zu 6 Photonenrückstößen erreicht. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bilden Experimente mit Bose-Einstein-Kondensaten in mit einer mikrostrukturierten optischen Ringlinse erzeugten Dipolpotentialen. Das Ziel dieser Experimente ist die Realisierung kompakter Wellenleiter- und Interferometerstrukturen für teilweise kondensierte Ensembles. Eine ringförmige Dipolfalle ermöglicht unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten. Damit ist sowohl die einfache Realisierung eines Speicherrings für Bose-Einstein-Kondensate als auch eines Interferometers vom Sagnac-Typ möglich. Das realisierte Schema zum Aufbau einer ringförmigen Dipolfalle wird vorgestellt und das erfolgreiche Umladen in diese Falle wird demonstriert. Weitere experimentelle Schritte, um eine Ausbreitung entlang des Rings zu ermöglichen, werden diskutiert. Bose-Einstein-Kondensate in Fallen mit reduzierten Dimensionalitäten sind Gegenstand vielfältiger aktueller Forschungen. Durch die Kombination eines Strahls der gekreuzten Dipolfalle mit einem blauverstimmten ringförmigen Potential wurde ein quasi-eindimensionaler Resonator erzeugt, in dem erstmals sowohl die Dynamik frei expandierender Bose-Einstein-Kondensate als auch von entgegengesetzt beschleunigten Teilensembles beobachtet wurden, so dass die entstehenden Dichteverteilungen analysiert werden konnten. Als weitere Anwendung der Ringlinse konnte durch die Kombination eines abstoßenden ebenen Potentials und eines abstoßenden Ringpotentials ein kreisförmiger Resonator demonstriert werden, in dem die Atome wie in einer Schale gehalten werden, so dass die Expansion von thermischen und teilweise kondensierten Ensembles beobachtet werden konnte.
In der vorliegenden Arbeit wird über die erstmalige kontinuierliche Auskopplung von Atomen aus einem atomaren Bose-Einstein-Kondensat berichtet. Es wurde so eine kohärente Strahlquelle für Materiewellen entwickelt, die aufgrund ihrer Analogie zu der Erzeugung von Licht in einem Laser als Atomlaser bezeichnet wird. In einer neu entwickelten magnetischen Ioffe-Falle mit einem äußerst stabilen Fallenpotential wurden dazu Bose-Einstein- Kondensate aus 87Rb Atomen erzeugt. Mit Hilfe von kontinuierlich eingestrahlten Radiofrequenzwellen konnte das gefangene kohärente Materiefeld eines Bose-Einstein-Kondensats lokal an die frei propagierenden Eigenzustände des Gravitationspotentials angekoppelt werden. Es wurde außerdem gezeigt, daß mit Hilfe dieser Meßmethode eine räumliche Spektroskopie und Manipulation der Kondensatwellenfunktion auf einer µm-Skala möglich ist. Mit dem Atomlaser wurden fundamentale Kohärenzeigenschaften eines Bose-Gases am Phasenübergang zur Bose-Einstein-Kondensation untersucht. Aus zwei Raumbereichen des gefangenen atomaren Gases wurden dazuMateriewellen ausgekoppelt und zur Überlagerung gebracht. Sind die von den beiden Raumbereichen ausgesandten Materiewellen phasenkohärent, so ergibt sich ein Materiewellen-Interferenzmuster. Aus dem Kontrast des Interferenzsignals konnten die Kohärenzeigenschaften des gefangenen Gases quantitativ bestimmt werden. Die Meßmethode läßt sich dabei in einer weitgehenden Analogie zu der räumlichen Kohärenzmessung von Licht in einem Doppelspalt-Experiment verstehen. In der Mitte des letzten Jahrhunderts wurde in der Theorie erkannt, daß die fundamentale Eigenschaft makroskopischer Quantenphänomene wie z. B. der Suprafluidität oder der Supraleitung eine langreichweitige Phasenkohärenz in den zugrundeliegenden Quantenfeldern ist. Nahezu 50 Jahre nach dieser Erkenntnis wurden die dramatischen Änderungen in den Kohärenzeigenschaften eines makroskopischen Quantensystems am Phasenübergang hier erstmals in einem Experiment quantitativ nachgewiesen. Für die zukünftige Anwendbarkeit des Atomlasers sind kohärenzerhaltende atomoptische Elemente wichtige Grundbausteine. Im letzten Teil der Arbeit werden neuere Messungen vorgestellt, bei denen mit Hilfe von Hyperfein-Raman-Übergängen in einem magnetischen Fallenpotential ein Spiegel, ein Strahlteiler und ein Resonator für den Atomlaser entwickelt wurden.
Der Einsatz von Bose-Einstein Kondensaten verdünnter atomarer Gase in der Atominterferometrie verspricht aufgrund der kohärenten, makroskopisch besetzten Materiewellen-Zustände das Erreichen von höchsten Messgenauigkeiten am Quantenlimit.Aufgrund einer ultimativen Kontrolle über die Atome des kohärenten Ensembles werden zudem neuartige Interferometergeometrien möglich.Die vorliegende Arbeit stellt die experimentelle Untersuchung verschiedener Konzepte auf dem Weg zur Realisierung einer Atominterferometrie mit kohärenten Quellen dar.Zum Erreichen einer ausschließlich quantenlimitierten Sensitivität wurden konkret zwei komplementäre fundamentale Ansätze untersucht: eine kohärente Transportstruktur für das atomare Ensemble sowie die Verbesserung der Auslesestatistik eines Interferometers.Zum einen wurde hierbei erstmals ein kohärenter Transport von Bose-Einstein Kondensaten in einem Wellenleiter demonstriert.Durch Eliminierung des Einflusses der Gravitation auf die atomare Dynamik lassen sich aufgrund der ausschließlich in horizontaler Richtung möglichen Bewegung die Beobachtungszeiten des kohärenten Ensembles im Interferometer deutlich verlängern, was essentiell zum Erreichen höherer Empfindlichkeiten ist.In dieser Arbeit wird ein Lademechanismus des Wellenleiters mit Bose-Einstein Kondensaten aus einer speziell für den Ensemble-Transfer entwickelten Hybridfalle demonstriert, dessen Adiabatizität anhand der Expansionsdynamik im Wellenleiter nachgewiesen wird.Für den systematischen Nachweis der Phasenkohärenz des Ensembles im Wellenleiter wird ein auf der Bragg-Streuung von Atomen basierendes Autokorrelationsschema erfolgreich eingesetzt.Darüber hinaus wird dabei eine Mean-Field-dominierte Expansion des Ensembles im Wellenleiter auf deutlich längeren Zeitskalen als im Fall einer freien dreidimensionalen Expansion beobachtet.Der zweite im Rahmen dieser Arbeit untersuchte fundamentale Weg zum Erreichen einer Interferometrie am Quantenlimit basiert auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Auslesestatistik eines Interferometers.Analog zu entsprechenden Effekten in der Quantenoptik, wo sich durch Verwendung nicht-klassischer ( " gequetschter") Lichtfelder die statistische Sensitivität eines Interferometers unter das sogenannte Shot-Noise-Limit verbessern lässtbei dem die Messunsicherheit invers mit der Wurzel aus der Zahl der gemessenen Teilchen skaliert -versprechen auch gequetschte atomare Zustände das Erreichen einer sub-Shot-Noise Atominterferometrie. Prinzipiell lässt sich hiermit die Messunsicherheit bis hin zum Heisenberg-Limit reduzieren, bei dem sie dann invers mit der detektierten Teilchenzahl skaliert.In dieser Arbeit werden grundlegende experimentelle Schritte auf dem Weg zu einer Heisenberg-limitierten Interferometrie realisiert: Durch die Anregung von kollektiven Quanten-Phasenoszillationen des kohärenten Ensembles in einem eindimensionalen optischen Gitter werden Teilchenzahl-gequetschte (oder Fock-) Zustände gezielt in Zustände mit der minimal im Experiment erreichbaren Phasenvarianz überführt, die den entscheidenden Ausgangspunkt für erste im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Messungen zur Realisierung einer Ramsey-Interferometrie am Heisenberg-Limit darstellen.Darüber hinaus wird ein von zunehmenden Quanten-Fluktuationen getriebener Übergang des Systems von seiner ursprünglichen superfluiden Phase in eine Quanten-Isolatorphase beobachtet und analysiert, der insbesondere gegenüber " klassischen", also im Rahmen einer Mean-Field-Theorie beschreibbaren Isolationsmechanismen abgegrenzt wird.Auf diese Weise wird ein detailliertes Verständnis der Kohärenzeigenschaften des Bose-Einstein kondensierten Ensembles im optischen Gitter erlangt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Apparatur zur Erzeugung eines Bose-Einstein-Kondensats mit Rubidium-Atomen in einer stark anisotropen Fallengeometrie konzipiert und im Labor realisiert. Die Bose-Einstein-Kondensation von verdünnten atomaren Gasen wird durch verschiedene Einfang- und Kühlmethoden erreicht. Abweichend von bisherigen Experimenten wurden hier bei den einzelnen experimentellen Stufen zum Teil neue Wege begangen: Ausgehend von der Dampfphase bei Raumtemperatur wird ein intensiver Strahl kalter Atome mittels zweidimensionaler magnetooptischer Kühlung erzeugt. Dieser ermöglicht es, eine großvolumige magnetooptische Atomfalle mit einer hohen Atomzahl zu laden. Mit der hohen optischen Dichte geht zwar eine geringe Kühleffizienz einher, was jedoch durch einen speziellen Kühlschritt, eine verstimmte magnetooptische Fallen-Phase, behoben wird, um Temperaturen im Bereich der Polarisationsgradientenkühlung zu erreichen. Das so präparierte Atomensemble wird in einer Magnetfalle durch Verdampfungskühlung in ein Bose-Einstein-Kondensat überführt. Hierbei wirkt sich besonders die anisotrope Fallengeometrie auf die Effizienz des letzten Kühlschritts aus. Die hier realisierte Apparatur erlaubt es, in das quasi-eindimensionale Regime entarteter Quantengase mit einer gut detektierbaren Atomzahl vorzudringen. Ein analytisches Modell rundet die theoretische Beschreibung der zweidimensionalen magnetooptischen Kühlung ab. Darüberhinaus werden erste Experimente von Bose-Einstein-Kondensaten in optischen Gittern vorgestellt und der Einfluss von interatomarer Wechselwirkung aufgrund von s-Wellen-Streuung auf die Materiewellenbeugung an optischen Stehwellen diskutiert.
Angetrieben durch die vielfältigen Möglichkeiten, welche interferometrische Messmethoden mit Materiewellen für die physikalische Forschung bieten, hat die Atominterferometrie einen wichtigen Platz in der Forschung mit ultrakalten Atomen eingenommen. So erlauben es Atominterferometer bereits, z. B. die Erdbeschleunigung, Rotationen oder die Feinstrukturkonstante mit hoher Präzision zu messen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Kohärenz von Bose-Einstein-Kondensaten in Dipolpotentialen für atomoptische Elemente bzw. für Anwendungen in der Atominterferometrie. Als Werkzeug dient dabei ein Bragg-Gitter, mit dessen Hilfe interferometrische Messungen zur Charakterisierung der Kohärenz des Bose-Einstein-Kondensats durchgeführt wurden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der erstmaligen Verwendung der konischen Refraktion zur Erzeugung eines ringförmigen Potentials zur Führung und Speicherung von Bose-Einstein-Kondensaten. In der Fokalebene der konischen Refraktion entsteht eine ringförmige Intensitätsverteilung, die eine Doppelringsubstruktur aufweist. Zwischen diesen beiden Ringen wurde das Kondensat gespeichert, wobei der Einschluss in der axialen Richtung durch einen Lichtteppich gewährleistet wird. Es wurde demonstriert, dass Atome, die mittels eines Bragg-Gitters beschleunigt wurden, zwei volle Umläufe im Ringpotential absolvieren können. Durch interferometrische Methoden wurde nach dem Umladen in das Potential ein Kontrast von bis zu 43% beobachtet. Die Kontrastreduktion gegenüber einer Messung im linearen Wellenleiter (53%), der aus einem Strahl der zur Erzeugung des Bose-Einstein-Kondensats genutzten Dipolfalle bestand, kann durch spontane Streuung von Photonen des Lichtteppichs begründet werden. Nach einem halben Umlauf im Ring, was einer zurückgelegten Strecke von 0,54 mm entspricht, zeigte sich, dass sowohl die Kohärenzlänge, als auch der Kontrast vergleichbar ist mit Werten, die für Kondensate nach ähnlichen Zeiten in Ruhe beobachtet werden. Bei allen interferometrischen Experimenten stimmte der beobachtete Streifenabstand mit den berechneten Werten überein. Für einen auf Dipolpotentialen basierenden Bragg-Spiegel für Atome wurde ein Modell aus der lokalen Bandstruktur entwickelt, durch das eine gezielte Dimensionierung bzgl. der Filterwirkung und Reflektivität eines solchen Spiegels erreicht werden kann. Der Spiegel besteht aus einem räumlich begrenzten optischen Gitter mit einer Gaußschen Einhüllenden. Durch die spezielle Form der Bandlücken, wie sie durch die Gaußsche Einhüllende entsteht, lässt sich ein Resonator für Atome konstruieren, dessen Reflektivität dynamisch durch Variation der Leistung der Gitterstrahlen verändert werden kann und der Aufenhaltsdauern von über 75 s ermöglicht. Dadurch ließen sich in Simulationen Rephasierungen der Wellenfunktion beobachten, die zu einer Wiederkehr der ursprünglichen Dichteverteilung führen. Für die Experimente wurde ein Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidium87-Atomen in einer gekreuzten Dipolfalle durch evaporative Kühlung präpariert. Die Evaporation benötigt eine Zeit von 12 s. Zusammen mit der Ladezeit der magneto-optischen Falle und der Zeit, die für die Detektion benötigt wird, kann so etwa alle 20 s ein Bose-Einstein-Kondensat mit 15.000 Atomen und einem Kondensatanteil von 80% erzeugt werden. Es wurde beobachtet, dass ein breitbandiger Faserlaser, wie der hier verwendete mit einer Wellenlänge von 1070 nm, erhöhte intensitätsabhängige Zweikörperverluste verursacht, die in einer Lebensdauer der Atome in der Falle von unter 1 s resultieren können. Aus diesem Grund wurde der theoretisch optimale Verlauf der Evaporation modifiziert. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass die Zeitkonstante der Leistungsreduktion proportional zur Lebensdauer bei der entsprechenden Leistung sein sollte, um eine optimale Evaporation zu gewährleisten. Trotz der hohen Verlustraten wurde so eine effiziente Präparation des Bose-Einstein-Kondensats erreicht.
Magnetfallen für neutrale Atome sind ein zentrales Werkzeug zur Erzeugung und Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten. Ziel dieser Arbeit war es, bestehende Konzepte zur Verwirklichung magnetischer Fallen weiterzuentwickeln und zur Durchführung neuer Experimente zu nutzen.In speziell geformten Fallen ist es in jüngster Zeit gelungen, Kondensate in einer oder zwei Raumrichtungen so stark einzuschlieÿen, dass ihr Verhalten sich dem zweidimensionaler oder eindimensionaler Systeme nähert.Daher ist das Studium niederdimensionaler Systeme ultrakalter Atome und ihrer Eigenschaften gegenwärtig ein hochaktuelles Feld, in dem sich Theorie und Experiment intensiv befruchten.Die Hauptschwerpunkte dieser Arbeit sind die Weiterentwicklung der Magnetfallentechnik und die Nutzung einer optimierten Magnetfalle zum Studium von Eekten der Eindimensionalität in Bose-Einstein-Kondensaten. Es wurde eine neuartige Magnetfalle, die 8-Dee-Falle, entworfen und aufgebaut.Dieser neue Fallentyp ermöglicht es, die Vorzüge verschiedener existierender Magnetfallen zu kombinieren.Er bietet den exzellenten optischen Zugang bestehender Fallentypen b e i gleichzeitig verbesserter Ezienz der Erzeugung des Einschlusses und verbessertem Abschaltverhalten.Die Kombination dieses Fallentyps mit dem Kühlkonzept der von auÿen wasserumspülten Drähte reduziert den Betriebsaufwand und erhöht die Stabilität der Falle.Die 8-Dee-Falle wurde erfolgreich in Experimenten zur Untersuchung von Spinor-Bose-Einstein-Kondensaten eingesetzt und dient bereits als Prototyp für weitere Fallen ihres Typs.Den zweiten Schwerpunkt dieser Arbeit stellt der Nachweis von Eekten der Eindimensionalität in sehr elongierten und kleinen Kondensaten dar.Insbesondere konnte erstmals experimentell gezeigt werden, dass die Frequenz der niedrigen m=0-Quadrupol-Oszillationsmode beim Übergang zu einem radial auf den Grundzustand eingeengten System ansteigt.Diese Ergebnisse erschlieÿen experimentell einen neuen Parameter zur Charakterisierung der Eindimensionalität.