Bose-Einstein Condensation of Rubidium

Abstract

In this thesis, first experiments are reported towards the realization of ultracold Cesium-Rubidium mixtures. In particular, Bose-Einstein condensates (BECs) of Rubidium atoms have been created and combined samples of Rubidium and Cesium have been stored in magneto-optical and magnetic traps.<br /> The presented theoretical framework (chapter 1) covers basic properties of single and double species BECs. Special attention is devoted to few particle systems of one species interacting with a larger quantum degenerated sample of a different species.<br /> The main part of the manuscript (chapters 2, 3) describes our procedure for the creation of the Rubidium BEC and properties of the condensate. The transition to quantum degeneracy is reached with 100000 atoms at a temperature of 300 nK. Characteristic properties of the condensate as an inversion of the aspect ratio upon free expansion and a bimodal density distribution can be clearly observed.<br /> The third part (chapter 4) reports on first experiments with simultaneously trapped cold Cesium and Rubidium atoms. Evidence for the interaction of the two species can be identified in the MOT as well as in a magnetic trap.

<strong>Bose-Einstein Kondensation von Rubidium: Auf dem Weg zu ultrakalten binären bosonischen Mischungen</strong><br /> Diese Arbeit berichtet über erste Experimente mit dem Ziel der Erzeugung von ultrakalten Cäsium-Rubidium Gemischen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst ein Bose-Einstein Kondensat (BEC) aus Rubidiumatomen hergestellt. Zudem sind kalte Rubidium- und Cäsiumatome gleichzeitig sowohl in magnooptischen Fallen als auch in magnetischen Potenzialen gefangen worden.<br /> Die dargelegten theoretischen Grundlagen (Kapitel 1) beschreiben wesentliche Eigenschaften von einfachen BECs sowie von Kondensaten zweier atomarer Spezies. Besonderes Augenmerk gilt hier der Wechselwirkung von Wenig-Teilchen Systemen mit einem quantenentarteten Viel-Teilchen System.<br /> Der Hauptteil der Arbeit (Kapitel 2, 3) beschreibt die Erzeugung des BEC und charakteristische Eigenschaften des Kondensats. Der Übergang zur Quantenentartung erfolgt mit 100000 Atomen bei 300 nK. Typische Eigenschaften des Kondensats wie die Invertierung des Achsenverhältnisses während freier Expansion und eine bimodale Dichteverteilung können deutlich beobachtet werden.<br /> Der dritte Teil der Arbeit (Kapitel 4) befasst sich mit ersten Experimenten mit gleichzeitig gespeicherten kalten Rubidium- und Cäsiumatomen. Sowohl in der magnetooptischen Falle als auch in einer Magnetfalle können Anzeichen für eine Wechselwirkung zwischen den beiden atomaren Spezies beobachtet werden.