Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 40: Poster: Fallen und Kühlung

Q 40.7: Poster

Donnerstag, 18. März 1999, 16:30–18:30, PH

Simulation der photoninduzierten Bewegung eines Atoms in einem optischen Resonator — •P. Maunz, P. Münstermann, T. Fischer, P.W.H. Pinkse und G. Rempe — Fakultät für Physik, Universität Konstanz, D-78457 Konstanz

Ein einzelnes Atom, das stark an eine Mode des quantisierten elektromagnetischen Feldes gekoppelt ist, stellt ein fundamentales System der Quantenmechanik dar. In den Experimenten, die auf diesem Gebiet mit thermischen Atomstrahlen durchgeführt wurden, konnten Kräfte, die das Atom durch das Lichtfeld des Resonators erfährt, vernachlässigt werden. Duch die Verwendung ultrakalter Atome kann die Wechselwirkungszeit zwischen Atom und Lichtfeld so groß werden, daß Lichtkräfte die Bewegung der Atome stark beeinflussen.

In diesem Beitrag beschreiben wir Monte–Carlo Simulationen zur Dynamik eines einzelnen Atoms in einem optischen Resonator höchster Finesse. Dabei spielen sowohl Dipolkräfte, die das Atom in der Stehwelle erfährt, als auch neuartige geschwindigkeitsabhängige Korrekturen und Quantendiffusion eine wichtige Rolle [1,2]. Wir berechnen Trajektorien einzelner Atome, die beim Durchflug durch den Resonator diese Kräfte erfahren. Daraus wird u.a. die Autokorrelationsfunktion der Photonen, die durch den Resonator transmittiert werden, als experimentell zugängliche Größe bestimmt. Im Vergleich mit dem Experiment [3] ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung der Ergebnisse sowohl in Bereichen, in denen die Atome geheizt werden, als auch in Gebieten, in denen man resonatorinduzierte Kühlkräfte erwartet.

[1] P. Horak et al., Phys. Rev.  Lett. 79, 4974 (1997)

[2] G. Hechenblaikner et al., Phys. Rev. A 58, 3030 (1998)

[3] P. Münstermann et al., Opt. Comm. (Im Druck)