ATOMOPTIKA atomok terelése: litografált rácsokkal, diafragmákkal stb, erős fényerőkkel (rezonanciától elhangolt erős lézerfény) > 0 („kék elhangolás”) egeg egeg < 0 („vörös elhangolás”) Raman-Nath feltétel: a repülő atom kinetikus energiája ne legyen fontos (2-foton folyamatok)

optikai csipesz (lézerfénnyel megfog és mozgat tárgyakat mikroszkópban) A fényerő alacsonyfrekvenciás (klasszikus) határesete: Inhomogén térerőben (lézer nyaláb) erő a nagy tér felé, ha vonzás taszítás A közel-rezonáns változat a rezonancia közvetlen közelében melegítés, biológiában ezt kerülni kell (optimalizálható az intenzitás csökkentésével) ugyanott erős spontán emisszió

Atom-diffrakció fényhullám-rácson Lézer tükör állóhullám elektronra: Kapica-Dirac 1933 ezen, mint fázisrácson halad keresztül az atomnyaláb, és eltérül x θ x sin θ θ p mit lát a detektor?

Alap-és gerjesztett állapotra a rácsperiódus ugyanaz: nem szeparál Keskeny nyaláb: diffrakció helyett „optikai Stern-Gerlach” szeparálás! gyenge-tér-kereső erős-tér-kereső van longitudinális Stern-Gerlach is: ez a neutron-spinforgatás ellentéte! Az atom-és molekula-interferometria fő nehézsége a rövid hullámhossz miatti kis eltérítési szög: hosszú repülési úton nagy vákuum, keskeny rés mögé helyezett detektorok C 60

diffrakci ó (Arndt, …, Zeilinger: Nature 401,680 (1999)) ugyanaz rács nélkül Klasszikus-kvantum határ? A TÖMEG lényeges lehet! kg 200 m/s -12 λ=2·10 m Mi interferál? A tömegközépponti hullámfüggvény

és interferencia fényrácson (…, …, Arndt, Zeilinger: PRL 87, (2001)) a fő nehézség annak megértése, miért nem mossák el az interferenciát a belső szabadságfokok gerjesztései (rotáció, vibráció)

Atomforrások D<< szabadúthossz (kis nyomás) Termikus: pl. grafitkályha (átfolyó árammal fűtve!) pl. Rb könnyen párolog Lassú atomok: csapda, lézerhűtés! tégely I Szuperszónikus: D>> szabadúthossz (nagy nyomás) lökésszerű (pulzált) nyitás az entalpia megmarad →erős lehülés (molekularotáció!!) hordozógázba (pl Ar) beoltott Na, Cs stb.) atomok

Gyors nyaláb előállítása: elektronbombázással ionizálni, gyorsítani, majd lézerrel leszakítani az elektront Metastabil atomnyaláb előállítása: elektronbombázás, kisülés, optikai pumpálás… magasan gerjesztett (~10 eV), hosszú élettartamú mert dipól-tiltott Auger-effektussal könnyen detektálható! DETEKTÁLÁS? Ionok: forró W drót mozgó rés mögött: az ionok becsapódva elektront adnak le vagy vesznek fel, az áramlökés erősítve mérhető fém A fémből egy elektron bealagutazik az atom üres alapállapotába, a felszabaduló energiát Coulomb- csatolással átadja az atom magasan gerjesztett elektronjának, amely kiröpül és elektromos jelet ad atom Mikrocsatorna-lemezek: elektronsokszorozó SiO2 csövek kontaktálva, CCD-szerű kiolvasással

Alapállapotú atomra vörös elhangolt fény: vonzás kék elhangolt fény: taszítás LENCSE: együtthaladó vörös-elhangolt Gauss-nyaláb TÜKÖR: kék-elhangolt evaneszcens hullám teljes visszaverődésnél pattogó atomok MOT-ból leejtve, fluoreszcenciával detektálva (destruktív: mindig újra kell kezdeni!) …,Dalibard, Cohen-Tannoudji PRL 71,3083(1993)

Aktuális fejlesztések: mágneses felületi csapdák felületi hulámvezetők BEC chipen: sok atom egy helyen, „nemlineáris atomoptika” interferométer-alkalmazások: pl. forgásdetektor