Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

IONCSAPDÁK, ATOMCSAPDÁK, LÉZERHŰTÉS Nobel-díj 1989: Hans Dehmelt (Washington), Wolfgang Paul (Bonn), Norman Ramsey (Harvard) [Rev. Mod. Phys. 1990 július]

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "IONCSAPDÁK, ATOMCSAPDÁK, LÉZERHŰTÉS Nobel-díj 1989: Hans Dehmelt (Washington), Wolfgang Paul (Bonn), Norman Ramsey (Harvard) [Rev. Mod. Phys. 1990 július]"— Előadás másolata:

1 IONCSAPDÁK, ATOMCSAPDÁK, LÉZERHŰTÉS Nobel-díj 1989: Hans Dehmelt (Washington), Wolfgang Paul (Bonn), Norman Ramsey (Harvard) [Rev. Mod. Phys július] „IN VIVO” kísérletek egyes atomokkal (nem úgy mint a részecskefizikai őslénytan), több napos megfigyelés, sokaságátlag helyett időátlag spektroszkópia ütközési és Doppler hatások nélkül atomórák + 3 dimenzióban nem megy, mert ΔΦ=0: csak nyeregpont lehet! Védeni kell a kifolyástól

2 lencse (fölötte CCD kamera) U r 0 z 0 hengerszimmetrikus kvadrupól-tér Penning ~ 1930: B(~1 Tesla): Lorentz-erő Paul ~ 1955: középen nyeregpont + stabilizálás: ~mm

3 E B ciklotron-mozgás: magnetron-mozgás: (v.ö.: kvantum Hall-effektus!) Mozgás a Penning-csapdában (kvantumoptikai alkalmazások: Dehmelt 1975-től) Mozgás a Paul-csapdában: Lassú rezgés egy „pszeudopotenciálban”; Ω frekvenciájú, zavaró „mikromozgás”

4 lineáris ioncsapda ~ kvadrupól-tömegspektrométer csapdázás adott tömegű ionra adott frekvenciasávban Az ioncsapdát Pa vákuumról indulva BETÖLTIK: 1.semleges atomok párologtatása 2.ionizálás elektronsugárral A csapdában marad 1-10 ion azután HŰTIK (a cél: hosszú benntartás, Doppler-mentes spektroszkópia) benne egy sor ion, csatolva kollektív rezgések által Összefonódott elektronállapotok kvantum-információ

5 LÉZERHŰTÉS Irányított kvantumátmenetek alacsonyabb energiájú állapotok felé szabad atom: Doppler-hűtés csapdázott atom: oldalsáv-hűtés pl. Na atomok: fotononként megáll ms alatt: a gyorsulás A fotonok Γ gyakorisággal nyelődhetnek el, minden alkalommal spontán emisszió véletlen irányú visszalökéssel: a maradék hőmérséklet Doppler-hűtés Γ Ω ω ω v ħKħK Ω<ωΩ<ω lézer 600 m/s megállításához fotont kell elnyelni.

6 A kísérlet részletei: 6 lézer minden irányból fékez „optikai melasz” (ragadós anyag) Hőmérsékletmérés: a lézereket kikapcsolva, leképezni a szabadon eső atomcsomó szétterjedését rezonancia-fluoreszcencia: a rezonáns fénnyel megvilágított atomok világítanak 1997-es Nobel-díjak: Steven CHU William D. PHILLIPS Claude COHEN-TANNOUDJI Miért hatékonyabb a hűtés, mint várták?

7 Mágneses alnívók szerepe a hűtésben (Cohen-Tannoudji és Dalibard) a fény és az alnívók csatolását kiválasztási szabályok vezérlik a szembevilágító lézerek eredőjének polarizációja helyfüggő a fénynek kétféle hatása van: 1. eltolja a nívókat („light shift”, lásd az Atomoptikánál!) 2. megszabja az átmenetek irányát M=+1/2 M=-1/2 SZISZÜFUSZ HŰTÉS Sisyphus cooling 2μK-ig J=3/2 szintek J=1/2 Az erős átmenetek: csúcsról felfele, gödörbe lefele Az atom felmászik, leesik, felmászik, leesik, felmászik, leesik…..

8 A kiválasztási szabályok bonyolultabb felhasználása: sötét állapotok keresése, amelyek v=0 körül lecsatolódnak a fényről (Cohen-Tannoudji, Kasevich, Chu) Az eredmény: „szinte tiszta rezgési alapállapot” kapható, a rezgési kvantumok száma ~ 0.03 → kvantum-információ! ioncsapdában: OLDALSÁV-HŰTÉS a transzlációból kvantált rezgés lesz, az elektronszintek rezgési alnívókat kapnak STIMULÁLT RAMAN: a rezonanciától elhangolva, azonnali visszapattanással 2 lézer kell hozzá, ~10 Ghz, de 100 Khz-re pontos! GHz („hordozó”): hiperfinom alszintek rezgés: ~10 MHz

9 Egy híres (Nobel-díjas) alkalmazás: KVANTUM-UGRÁSOK (Dehmelt) háromszintű csapdázott-hűtött ionon 1.lézer 2.lézer Erős megengedett dipólátmenet: intenzív rezonancia-fluoreszcencia gyenge tiltott átmenet, de néha ez következik be! Ilyenkor a rezonancia- fluoreszcencia MEGSZAKAD, „a polcra tett elektron” I de csak ha a 2. lézer pontosan eltalálta a tiltott nívót: EZ A LEGPONTOSABB SPEKTROSZKÓPIA, mert a tiltott nívók a LEGÉLESEBBEK!

10 SEMLEGES ATOMOK CSAPDÁZÁSA erős Coulomb-erők nélkül gyengébben fog: előzetes lézerhűtés kell mágneses alnívóktól függő fénynyomással: MAGNETO-OPTIKAI CSAPDA MOT + σ _ σ anti-Helmholtz tekercsek (rézcsövek) → kvadrupól mágnestér (középen átfordul, ott 0) pl. J=1, M=-1,0,+1 + σ : ΔM=+1: ΔM= -1 _ σ +1 0 J=M=0 Ω CSAPDA Ahol az alapállapotú atom eléri a metszéspontot, ott szembekapja a megfelelően polarizált fotont

11 MÁGNESES MIKROCSAPDA (atom chip): az esély a gyakorlati felhasználásra Zeeman-szintek B 0 B=0 vonal „U” és „Z” konfiguráció chipen Hänsch et al, PRL 1999 bonyolult térkombinációk mágnesezett videoszalagon PRA 72, (R) (2005)

12 Friss összefoglaló: arXiv: (Heidelberg-Innsbruck-Potsdam)


Letölteni ppt "IONCSAPDÁK, ATOMCSAPDÁK, LÉZERHŰTÉS Nobel-díj 1989: Hans Dehmelt (Washington), Wolfgang Paul (Bonn), Norman Ramsey (Harvard) [Rev. Mod. Phys. 1990 július]"

Hasonló előadás


Google Hirdetések