Guided matter-wave interferometry

Abstract

Η σύμφωνη καθοδήγηση και χειρισμός υλικών κυμάτων είναι μεγίστης σημασίας στην ανάπτυξη εύχρηστων ατομτρονικών αισθητήρων και συσκευών. Σε αυτή τη διατριβή, παρουσιάζεται η καθοδήγηση Συμπυκνωμάτων Bose-Einstein (BECs) με υπερηχητικές ταχύτητες απουσία διεγέρσεων σε παγίδες και κυματοδηγούς δακτυλιοειδούς σχήματος χρησιμοποιώντας Χρονικά Μεσοσταθμισμένα Αδιαβατικά Δυναμικά (TAAP). Για πρώτη φορά, υλικά κύματα μεταφέρονται για μια απόσταση 40 cm σε υπερηχητικές ταχύτητες χωρίς να ανιχνεύεται καμία επιπλέον διέγερση σε σχέση με τη στατική περίπτωση. Παρουσιάζεται παγίδευση και χειρισμός των καταστάσεων σπιν του Ρουβιδίου 87 (87Rb) στα δύο σκέλη της δακτυλιοειδούς παγίδας, με απώτερο στόχο την επίτευξη αισθητήρων περιστροφής χρησιμοποιώντας τη μετάβαση ρολογιού του 87Rb. Η αμελητέα τραχύτητα (μικρότερη των 200pK) των δακτυλίων TAAP αποδεικνύεται μέσω της διάδοσης των BEC στον κυκλικό κυματοδηγό. Σε διαφορετική συμβολομετρική διάταξη, όπου γίνεται χρήση οπτικών διαχωριστών δέσμης και οδηγούμενων υλικών κυμάτων σε οριζόντιους κυκλικούς κυματοδηγούς, εφάρμοσα την τεχνική ψύξης με παλμούς δέλτα, με στόχο την επίτευξη συμπαγών κυματοπακέτων που μπορούν να διαδίδονται στον κυματοδηγό για δευτερόλεπτα. Η ενεργός θερμοκρασία του BEC στη μία διάσταση μειώνεται κατά ένα παράγοντα 30, αγγίζοντας τα μερικά nanoKelvin. Όλα τα παραπάνω επιτεύγματα διαμορφώνουν το υπόβαθρο για την πραγματοποίηση αισθητήρων περιστροφής εξαιρετικής ευαισθησίας και μικρών διαστάσεων, αλλά και την διερεύνηση βασικών ερωτημάτων της φυσικής όπως της υπερ-ρευστότητας των BEC σε ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες της κρίσιμης ταχύτητας.