Optisch gefangene Ionen und Atome (TIAMO)

Wie laufen chemische Reaktionen bei niedrigsten Temperaturen ab? Aus klassischer Sicht werden die Reaktionspartner mit abnehmender Temperatur immer langsamer, bis jedwede Dynamik zum Erliegen kommt. Tatsächlich aber folgt die Chemie bei ultra-kalten Temperaturen, also im Regime, in dem Quanteneffekte dominieren, völlig andersartigen Regeln. Zum einen können Reaktionspartner nicht mehr als kollidierende Kugeln beschrieben werden, sondern vielmehr als Wellenpakete, die sich durch Interferenz überhöhen oder sogar aufheben können. Andererseits müssen Energiebarrieren nicht mehr niedriger sein als die kleinste zur Verfügung stehende kinetische Energie, sondern können effizient durchtunnelt werden. Ein vielversprechendes System um solche Quanteneffekte zu untersuchen besteht aus lasergekühlten Atomen und Ionen. Bisher mussten diese jedoch in zwei prinzipiell unterschiedlichen Fallen räumlich überlagert werden. Dadurch treten fundamentale Heizprozesse zwischen den unterschiedlich gefangenen Teilchen auf, die bisher das Erreichen des Quantenregimes verhindert haben und auch künftig für nahezu alle Atom-Ionen Kombinationen unüberwindlich bleiben werden. Unser Ansatz ist die Realisierung einer gemeinsamen Dipolfalle sowohl für Atome als auch Ionen, bei welchem die erwähnten Heizeffekte umgangen werden, wodurch schießlich die Untersuchung ultra-kalter Kollisionen zwischen Atomen und Ionen ermöglicht werden soll. Das Projekt gliedert sich im Moment in zwei unabhängige Teilexperimente: Zum einen wird versucht aus einer schon funktionierenden konventionellen Paulfalle ein einzelnes Barium-Ion in eine optische Dipolfalle zu laden. Hierbei bedient man sich der schon existierenden Infrastruktur um das System zu charakterisieren. Zum anderen werden in einer neu aufgebauten Vakuumapparatur die einzelnen Bauteile für das spätere Experiment zusammengefügt. Dazu wurde eine Paulfalle designt, die es ermöglicht in ihrem Fangbereich zusätzlich zu den geladenen Ionen auch neutrale Atome in einer Magneto-Optischen-Falle zu fangen. In diesem Teil des Experiments beinhalten die nächsten Schritte den Aufbau einer geeigneten Experimentsteuerung, die Charakterisierung der magneto-optischen Fallen sowie das Fangen von Ionen in der Paulfalle.

Weitere Informationen: http://www.qsim.uni-freiburg.de/forschung/tiamo
Ansprechpartner: Prof. Dr. T. Schaetz
Tel: +49-0761-203-5815
Email: tobias.schaetz@physik.uni-freiburg.de

Projektbeginn: 01.06.2006
Projektende: (unbegrenzt)

Prof. Dr. T. Schaetz, Karpa L
Stellvertretung: Karpa L
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Physikalisches Institut
Experimentelle Atom-, Molekül- und Optische Physik
Hermann-Herder-Str. 3
79104 Freiburg

Telefon: +49 (761) 203 5815
Fax: +49 (761) 203 5881
Email: tobias.schaetz@physik.uni-freiburg.de
http://www.qsim.uni-freiburg.de

• Mielenz M
• Clos G
• Denter J
• Karpa L
• Lambrecht A
• Schmidt J
• Weckesser P
• Debatin M

Prof.R.Moszynski (University of Warshaw) Prof.V.Vuletic (MIT) Prof. R.Cote (University of Connecticut) Prof. M. Lukin (Harward University)

• ERC Consolidator Grant, EU
• Investitionsmittel 91b (9654), DFG
• International Research Training Group IRTG 2079 CoCo, DFG
• FRIAS (junior fellow), Land
• Humboldt (Postdoc), Stiftung

ultra cold chemistry, quantum dynamics, s-wave regime, impurity, BEC, quantum control

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