Techniklexikon

magnetische Atomfallen

Anordnungen zur Speicherung neutraler Atome, die die Kraftwirkung statischer magnetischer Felder auf das magnetische Dipolmoment neutraler Atome ausnutzen.

Ein magnetisches Quadrupolpotential, wie es z.B. von einem Paar identischer Spulen mit umgekehrter Stromrichtung erzeugt wird (Abb. a), hat im Zentrum zwischen den beiden Spulen ein Minimum und nimmt nach allen Seiten hin zu. Atome, die aufgrund ihres magnetischen Moments von Regionen mit grösserem Magnetfeld abgestossen werden, können in einem solchen Potential gefangen werden. Allerdings ist die Potentialtiefe einer solchen Falle sehr gering, so dass nur Atome mit geringen Geschwindigkeiten gespeichert werden können. Erstmals wurde die Speicherung von Migdall und Mitarbeitern 1985 demonstriert. Sie verwendeten Na-Atome, die mit Methoden der Laserkühlung (Atomstrahlkühlung) in einem Atomstrahl abgebremst und gestoppt wurden. Diese Atome wurden in die Fallenregion transferiert und konnten dort bis ca. eine Sekunde lang gespeichert werden. Aufgrund der Fallentiefe können nur Atome, die sich mit weniger als etwa 30 m / s bewegen, gefangen werden. Die Speicherzeit wird durch Stösse mit dem Hintergrundgas begrenzt. Magnetische Atomfallen spielten eine entscheidende Rolle bei der Realisierung der Bose-Einstein-Kondensation.

magnetische Atomfallen: a) Spulenpaar, das ein magnetisches Quadrupolpotential erzeugt. b) Magnetfeld in x-z-Richtung.