KIP-Veröffentlichungen

Diese Arbeit beschreibt die erste experimentelle Realisierung eines Josephsonkontaktes für Bose-Einstein Kondensate (BEC). Dieser wird durch ein optisches Doppelmuldenpotenzial erzeugt, in das ein BEC aus 87Rb-Atomen hineingeladen wird. Die Wellenfunktionen der Kondensatteile in der linken bzw. der rechten Potenzialmulde überlappen in der zentralen Tunnelbarriere des Potenzials, was eine schwache Kopplung beider Wellenfunktionen bewirkt. In Übereinstimmung mit theoretischen Vorhersagen lassen sich zwei dynamische Regimes dieses Systems nachweisen: Ein anfšanglicher kleiner Populationsunterschied von Atomen in den Mulden führt zu Oszillationen des relativen Populationsunterschiedes, wobei die Atome durch die zentrale Barriere tunneln, sowie des Phasenunterschieds zwischen linkem und rechtem Kondensat. Überschreitet der anfängliche Populationsunterschied einen bestimmten kritischen Wert, so wird diese Tunnelbewegung unterbunden und die Populationsinvarianz bleibt erhalten, während der Phasenunterschied linear ansteigt. Dieser Effekt ist bedingt durch die Wechselwirkung zwischen den Atomen und wird 'macroscopic quantum self-trapping' genannt. Des Weiteren beschreibt diese Arbeit eine Erweiterung des experimentellen Aufbaus, die das Erzeugen beliebiger optischer Potenziale für die Atome ermöglicht. Diese Potenziale können entweder als Atomfalle benutzt werden, oder zum Aufprägen beliebiger Phasenmuster auf ein BEC. Die Tests von Prototypen und detaillierte Vorlagen für den Aufbau werden vorgestellt. Besonderes Augenmerk gilt dabei dem speziellen Objektiv, das für diese Apparatur benötigt wird.

This thesis describes the first experimental realisation of a Josephson junction for Bose- Einstein condensates (BEC), implemented by a 87Rb-BEC in an optical double well potential. The wave functions of the condensate parts in the left and right well, respectively, are overlapping in the central barrier of the potential, resulting in a weak link between both parts. Two dynamical regimes are demonstrated in agreement with theoretical predictions: An initial small imbalance of the atomic population in the wells leads to oscillations of the relative population, with atoms tunnelling through the central barrier, as well as to oscillations of the phase difference between both parts. Exceeding a critical value, the initial population imbalance remains locked and the phase difference increases linearly. This effect originates in the atomic interaction and is called 'macroscopic quantum self-trapping'. Furthermore this thesis describes an extension to the experimental setup which allows for the creation of arbitrary optical potentials for atoms. These potentials can be used either as atom traps or for imprinting arbitrary phase patterns onto a BEC. Tests of prototypes and detailed blueprints for the construction of this apparatus are presented. Special focus is put on the customised objective needed for this device.