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Längeneinheit

Arbeitsgruppe 4.31

Untersuchung und Manipulation der Wechselwirkung ultrakalter Atome

Photoassoziationsspektroskopie an ultraschmalen Linien

Für viele Anwendungen ultrakalter Gase ist es wichtig, die Wechselwirkung zwischen den Atomen genau zu kennen und sie gegebenenfalls zu beeinflussen. Calcium ist mit seiner sehr schmalen Interkombinationslinie 1S03P1 mit einer natürlichen Linienbreite von 374 Hz für hochpräzise Messungen, wie z.B. Atominterferometrie prädestiniert.

Schematische Darstellung der Molekülpotentiale eines Calcium-Dimers. Bei großen Kernabständen R entsprechen die Zustände einem Paar von Atomen im Grundzustand (1S + 1S) beziehungsweise von einem Atom im Grundzustand und einem im angeregten Zustand (3P + 1S).

Zur Beschreibung der Wechselwirkungspotentiale wurden die gebundenen Zustände in den beiden Potentialen a und c bis zu einer Bindungsenergie von 25 GHz ⋅ h mit einer bisher unerreichten Unsicherheit von wenigen kHz ⋅ h durch Photoassoziationspektroskopie vermessen. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Eberhard Tiemann an der Universität Hannover konnten die Molekülpotentiale genau modelliert werden. Besonders wichtig erwies sich dabei die Messung des Zeemaneffekts.

Spektren der atomaren Resonanz (oben) und der gebundenen Zustände im c-Potential in Gegenwart eines externem Magnetfeldes, das für eine Zeeman-Aufspaltung sorgt.

Diese Erkenntnisse ermöglichen es, mit sogenannten optischen Feshbach Resonanzen das Streuverhalten der Atomen gezielt zu manipulieren. Damit wird es möglich, das Streuverhalten so zu modifizieren, dass sich die Atome besonders stark abstoßen, überhaupt nicht miteinander stoßen oder sich sogar anziehen.