atom14p 09 bec.ppt [tryb zgodno.ci] - if.uj.edu.pl · o normalizacja liczby cząstek: ... ....
TRANSCRIPT
Streszczenie
W13
•p
uła
pk
i jo
no
we
: –
siły
Coulo
mba
puła
pki P
ennin
ga,
Paula
kontr
olo
wanie
poje
dynczych a
tom
ów
→zasto
sow
anie
w k
om
pute
rach k
wanto
wych?
→prz
eskoki kw
anto
we
(obserw
. na ż
yw
o e
mis
ji/abs.
poje
d.
foto
nów
w p
oje
d.
ato
mach)
poje
dyncze jony m
ogą b
yć p
uła
pkow
ane i o
glą
dane
I
czas
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
1/21
(y
jp
jp
j)
•c
hło
dze
nie
i p
uła
pk
ow
an
ie n
eu
tra
lnyc
h a
tom
ów
siły
opty
czne:
a)
sponta
nic
zne –
ciś
nie
nie
św
iatła (
rozpra
szają
en.
→chło
dzą)
b)
dip
olo
we (
reakty
wne –
nie
chło
dzą a
le p
uła
pkują
)
spon
t. s
iły w
spom
agan
e pr
zez
niej
edno
rodne
pol
e m
agne
tycz
ne
→Pu
łapk
a M
agn
eto
opty
czna
(M
OT)
N ≈
106at.
Rb85, T ≈
100 µ
K
Pomiar
tempe
ratu
ry:
Pomiar
tempe
ratu
ry:
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
2/21
czas
prz
elo
tu0
@
@
T
T ≈
0,0
001 K
0,0
001 K
υ atom
atom
≈30 c
m/s
ek
30 c
m/s
ek
A)
A) te
mpe
ratu
ryte
mpe
ratu
ry
chło
dze
nie
-∆p
= N
ħk L
śred
nia
pręd
kość
=0
abso
rpcj
a -
em. sp
onta
nicz
na⇓
grza
nie
⇐dyf
uzja
pęd
udys
pers
ja p
rędko
ści
≠0
k BT
D=D/k
=ħ
Γ/2
←gr
anica
Dop
plera
(Na: 240 µ
K,
Rb: 140 µ
K)
Ogr
anicz
eni
Ogr
anicz
enia ?
a ?
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
3/21
ρ max= 1
011–
1012at/
cm3
kabs
kem
uwięzienie p
romieniow
ania
B)
B) ggęę
sto
stośś
ci a
tom
ci a
tomóóww
(reak
tyw
ne –
nie c
hło
dzą
!)S
iłydip
olow
e
)(
1/
)v
(
)(
)v
(2
22
rG
k
rG
kF
d+
+⋅
−∇
⋅−
−=
γδ
δ
po
le E
→
po
lary
zacj
a o
śro
dk
a: D
ind=
αE
→o
dd
z. D
•E
= -
αE2
∝I(
r)
α0
adre
sow
anie
q-b
itó
w ?
<>
I(r)
I(r)
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
4/21
0
kBT
U(r)
r
α>
0U(r)
r
α<
0
0
160
µΚ96
µΚ
75 µ
Κ62
µΚ
[M. B
rzo
zo
wska
et
al.,
Ph
ys.
Re
v. A
73
, 0
63
41
4 (
20
06
)
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
5/21
12
+Γ∆
Γ=
ΩS
S
V
Mo
del
ow
an
ie s
ieci
op
tycz
nyc
h
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
6/21
0-0
.4
δ[M
Hz]
0.4
emisja
spo
nt.
emisja
spo
nt.
~100
~100 --
10
10 µK lim
itK lim
it
opty
czne
U=-D
• Emagn
ety
czne
U=-
µ•B
Jesz
cze n
iższ
e t
empe
ratu
ry n
iż w
MOT?
Jesz
cze n
iższ
e t
empe
ratu
ry n
iż w
MOT?
Jesz
cze n
iższ
e t
empe
ratu
ry n
iż w
MOT?
Jesz
cze n
iższ
e t
empe
ratu
ry n
iż w
MOT?
„ciemne
puł
apk
i” –
bez
światła
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
7/21
10
0 n
K1
00
µK
30
0 K
MOT
MT
siły
dipolow
e n
ie c
hło
dzą
! →
odpa
rowanie
odpa
rowanie
Nie
moż
na o
siąg
nąć
Zera
Abso
lutn
ego
!N
ie m
ożna
osi
ągną
ć Z
era
Abso
lutn
ego
!
moż
emy
się t
ylko
zbliża
ć:m
ożem
y si
ę t
ylko
zbliża
ć:
III
zasa
da
term
odyn
amik
iII
I za
sada
term
odyn
amik
i
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
8/21
300 µ
K ↔
30 c
m
100 µ
K ↔
10 c
m
1 µ
K ↔
1 m
m
1995
1995 --
•E
. Cor
nell
&
C. W
iem
an(J
ILA
)R
b87
•R
. Hul
et (
Ric
e)Li7
•W. K
ette
rle
(MIT
)N
a23
40
0 n
K
20
0 n
K
50
nK
kond
ensa
cja
Bos
ego
kond
ensa
cja
Bos
ego
––Ein
stei
naE
inst
eina
Rb87
Obse
rwacj
a
Obse
rwacj
a ––
diagn
osty
ka:
diagn
osty
ka:
50
0 n
K2
50
nK
<7
0 n
K
2 m
arc
a 2
007
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
9/21
kond
ens
at
Bos
ego
kond
ens
at
Bos
ego
--Einst
eina
Einst
eina
(19
24
(19
24
--25
)2
5)
boz
ony (F=0, 1, 2, ...)
boz
ony (F=0, 1, 2, ...)
Nob
el 2001
Nob
el 2001
Ch
ara
kte
rys
tyk
i k
on
de
ns
atu
Ch
ara
kte
rys
tyk
i k
on
de
ns
atu
::
•w
ąski
e m
aksi
mum
w r
ozkł
adzi
e pr
ędko
ści
•am
pl. m
aksi
mum
gd
y T
•ks
ztał
t ch
mur
y od
twar
za k
szta
łt
stud
ni p
oten
cjał
u
1924
Saty
en
dra
nath
Bo
se
wyp
row
adzi
ł pra
wo
Plan
cka
z za
sad f
iz. s
taty
styc
znej
1925
Alb
ert
E
inste
in
uogó
lnił
do
cząs
tek
z m
asą,
prze
jści
e fa
zow
e w
nis
kich
tem
p.
po
czątk
ip
oczątk
iK
on
den
sat
BK
on
den
sat
B--E
E
--
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
10/2
1
Fro
m a
cert
ain
tem
pera
ture
on,
the m
olecu
les
cond
ens
e w
ithou
t at
trac
tive
for
ces,
that
is,
they
accu
mul
ate a
t zero
velo
city
. T
he t
heor
y is
pre
tty
but
is
there
also
som
e t
ruth
to
it? A. E
inst
ein
Fro
m a
cert
ain
tem
pera
ture
on,
the m
olecu
les
cond
ens
e w
ithou
t at
trac
tive
for
ces,
that
is,
they
accu
mul
ate a
t zero
velo
city
. T
he t
heor
y is
pre
tty
but
is
there
also
som
e t
ruth
to
it? A. E
inst
ein
Ko
nd
en
sacja
Bo
seg
o-E
inste
ina (
BE
C)
ε= e
nerg
ia,
µ=
pot
encj
ał c
hem
. , β
= 1
/kBT
1)
(exp
1)
(−
−=
µε
βε
f
rozk
ład p
opul
acji
dla
boz
onów
:
∑=
εε)(
f
(ρ(ε
)=gę
stoś
ćst
anów
ener
g)
εε
ρε
∫∞
+=
0)
()
(d
f
Ko
nd
en
sacja
11oo
norm
aliz
acja
lic
zby
cząs
tek:
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
11/2
1
poni
żej
tem
p. k
ryty
czne
j:→
całk
a<<
N,
→w
ięks
zość
czą
stek
wst
anie
pod
st.
(ρ(ε
)gę
stoś
ć st
anów
ene
rg.)
∫ 0
Ket
terl
e,
PR
L 77,
416 (
1996)
Ket
terl
e,
PR
L 77,
416 (
1996)
TmkB
dB
22
πλ
=fa
le m
ater
ii:
gęst
ość
n, ś
r. o
dl.
cząs
tek:
n-1/3
deg
ener
acja
kw
anto
wa,
gdy
)(
3/
1T
ndB
λ≈
−
Rzę
dy w
ielkoś
ci:
t@
90
0K
1016
31/3
107
Rzę
dy w
ielkoś
ci:
t@
90
0K
1016
31/3
107
Ko
nd
en
sacja
22oo
Lou
is-Victo
r Pierr
e
Raymon
d d
e B
roglie
(Nob
el 1929)
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
12/2
1
gaz
atom
owy
@ 9
00
K, n
≈10
16cm
-3,
n-1
/3
≈10
-7m
, λ d
B≈
10-12
m
λ dB
dB <<
<< nn
--1/3
1/3
104
atom
ów w
typ
owej
puł
apce
: T
c~
10
0 n
K
λ dB
dB ≈
nn--1
/3
1/3
gaz
atom
owy
@ 9
00
K, n
≈10
16cm
-3,
n-1
/3
≈10
-7m
, λ d
B≈
10-12
m
λ dB
dB <<
<< nn
--1/3
1/3
104
atom
ów w
typ
owej
puł
apce
: T
c~
10
0 n
K
λ dB
dB ≈
nn--1
/3
1/3
•
cały
ato
m–
boz
on lub
fer
mio
n (c
ałko
wit
y kr
ęt! –
np. F
)•
atom
y w
puł
apce
:-
pozi
omy
ener
gety
czne
skw
anto
wan
e
•dos
tępn
ość
doś
wia
dcz
alna
(chło
dze
nie,
obse
rwac
ja)
•sła
be
oddzi
aływ
ania
mię
dzy
ato
mam
i~
10 -6
cm z
asię
g od
dz.
~10
–4
cm o
dl.
mię
dzy
atom
owe
•kon
den
sacj
a w
prz
echło
dzo
nym
gaz
ie
BEC
BEC w
ato
mach
w a
tomach
alkali
alkalicz
nych
czny
ch
He
l4
ato
my
alk
alic
zne
Ciekły
Ciekły
hel
helkon
tra
gagazow
yzow
yBEC:
BEC:
-gł
ówne
cech
y:
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
13/2
1
He
l 4
ato
my
alk
alic
zne
me
t. c
hło
dze
nia
pa
row
an
ieo
dp
aro
wa
nie
rf
lic
zba
ato
mó
w1
04
106
wie
lko
ść
pró
bk
i[n
m]
101
104
tem
pe
ratu
ra[K
]0
,37
0,1
7·1
0-6
λ dB
[Å]
30
6·1
04
gę
sto
ść
[cm
-3]
2,2
·1022
1014
śr.
od
leg
łoś
ć[n
m]
0,3
51
00
en
. o
dd
zia
ływ
an
ia [
K]
20
2·1
0-10
Ciekły
Ciekły
hel
helkon
tra
gagazow
yzow
yBEC:
BEC:
Op
tyka f
al m
Op
tyka f
al m
ate
rate
riiii((λ
dB
dB=
h/m
v)
=h
/mv)
––O
pt
Op
tyka A
tom
ów
yka A
tom
ów
spój
ne f
ale
→inte
rfere
ncja
→”lase
rato
mow
y”
NIS
T
Do
św
iad
czen
ia z
BE
C:
Do
św
iad
czen
ia z
BE
C:
Do
św
iad
czen
ia z
BE
C:
Do
św
iad
czen
ia z
BE
C:
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
14/2
1
MIT
MPQ
nie t
erm
alizu
ją (za
kaz
Pauliego
)nie t
erm
alizu
ją (za
kaz
Pauliego
)
(F=1
/2, 3
/2, 5
/2, ...
)(F
=1/2
, 3
/2, 5
/2, ...
)
↓ch
łodze
nie p
ośre
dnie
chło
dze
nie p
ośre
dnie
bos
on/f
erm
ion,
ferm
ion/
ferm
ion
19
99
D. J
in (
JIL
A)
K19
99
D. J
in (
JIL
A)
K40
40
Zim
ne f
erm
iony
Zim
ne f
erm
iony
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
15/2
1
20
01
R. H
ulet
(R
ice)
20
01
R. H
ulet
(R
ice)
Fiz
yka ultra-rzadkiejm
ate
rii s
ko
nd
es
ow
an
ej
:
* Nadciekł
ość
* Nadciekł
ość
* sieci o
ptycz
ne:
1D
3D
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
16/2
1
Wiry:
Fiz
yka ultra-rzadkiejm
ate
rii s
ko
nd
es
ow
an
ej
:
* Pr
zejś
cie f
azo
we M
otta
* Pr
zejś
cie f
azo
we M
otta
-at
om
y u
wo
lnio
ne
z si
eci
inte
rfer
ują
, g
dy
sp
ójn
e
-sp
ójn
ość
f.
falo
wej
ko
nd
ensa
tów
w r
óżn
ych
w
ęzła
ch ↔
nad
prz
ewo
dn
ictw
o
-sp
ójn
ość
nis
zczy
zw
ięk
szen
ie b
arie
ry p
ote
ncj
ału
-pro
ces
odw
raca
lny:
nad
prz
ewodnik
-izo
lato
r-nad
prz
ewodnik
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
17/2
1
[MPQ
–G
arch
ing]
mic
ro
mic
ro ––
BE
C
BE
C
(Garc
hin
g &
Tubin
gen)
(Garc
hin
g &
Tubin
gen)
mic
ro
mic
ro ––
BE
C
BE
C
(Garc
hin
g &
Tubin
gen)
(Garc
hin
g &
Tubin
gen)
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
18/2
1
6000 8
7R
b a
tom
ów
czas ładow
ania
8
s
czas c
hło
dzenia
2,1
s
prą
d 2
A
““C
ałk
ow
icie
C
ałk
ow
icie
op
to
ptyy
cczn
yzn
y”
” kk
on
den
sat
on
den
sat
““C
ałk
ow
icie
C
ałk
ow
icie
op
to
ptyy
cczn
yzn
y”
” kk
on
den
sat
on
den
sat
Ma
y 2
00
1, M
. C
ha
pm
an
(G
eo
rgia
Te
ch
)
Op
tyczn
a p
uła
pka
dip
olo
wa
U
= -
D• E
(św
iatło
nie
rezo
na
nso
we
, a
by
un
ikn
ąć e
m. sp
on
t.)
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
19/2
1
różn
e s
tan
y m
ag
ne
tyczn
e (
do
św
. S
tern
a-G
erl
ach
a)
Kon
dens
at
spinor
owy
łą
łł
łą
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
20/2
1
ężą
łą
1.M
od
el B
oh
ra, li
czb
y k
wan
tow
e.
2.S
tab
ilno
ść o
rbit
ato
mo
wych
a r
elac
ja n
ieo
znac
zon
ośc
i.
3.D
efek
t k
wan
tow
y, p
ozi
om
y e
ner
get
ycz
ne
ato
mó
w w
ielo
elek
trono
wych
.
4.P
rzyb
liże
nie
po
la c
entr
aln
ego
.
5.K
ole
jno
ść z
apeł
nia
nia
po
wło
k e
lek
tro
now
ych
, u
kła
d o
kre
sow
y p
ierw
iast
kó
w.
6.E
fek
ty w
ym
ian
y, p
ozi
om
y e
ner
get
ycz
ne
ato
mu
hel
u.
7.S
tru
ktu
ra s
ub
teln
a, o
dd
ział
yw
anie
sp
in-o
rbit
a, s
prz
ężen
ie L
-S i
j-j
.
8.P
od
staw
y m
od
elu
wek
toro
weg
o, za
sto
sow
anie
do
ef.
Zee
man
a, c
zyn
nik
Lan
deg
o
9.P
op
raw
ki re
laty
wis
tycz
ne
do
en
erg
ii p
ozi
om
ów
ato
mo
wych
.
10
.Mag
net
yzm
ato
mo
wy,
efe
kty
Zee
man
a i
Pas
chen
a-B
ack
a, p
ola
po
śred
nie
.
11
.Str
uk
tura
nad
sub
teln
a, e
fek
t iz
oto
po
wy,
ef.
Bac
ka-
Go
ud
smit
a.
12
.Ato
m w
po
lu e
lek
trycz
nym
.
13
.Str
uk
tura
po
zio
mó
wen
erg
etycz
nych
i w
idm
a cz
ąste
czek
.
14
.Prz
yb
liże
nie
dip
olo
we,
reg
uły
wyb
oru
.
15
St
it
jt
lj
fZ
Za
ga
dn
ien
ian
a e
gza
min
Woj
ciec
h G
awli
k -
Wst
ęp d
o F
izyk
i Ato
mow
ej, 2
008/
09. w
ykła
d 14
21/2
1
15
.Sta
ny n
iest
acjo
nar
ne,
rez
on
ans
op
tycz
ny,
po
lary
zacj
a w
ef.
Zee
man
a.
16
.Do
świa
dcz
enie
Fra
nck
a-H
ertz
a (j
ak i
po
co
?).
17
.Do
świa
dcz
enie
Ste
rna-
Ger
lach
a (j
ak i
po
co
?).
18
.Do
świa
dcz
enie
Lam
ba-
Ret
her
ford
a (j
ak i
po
co
?).
19
.Og
ran
icze
nia
do
kła
dn
ośc
i p
om
iaró
w s
pek
tro
skop
ow
ych
i s
po
sob
y i
ch e
lim
inac
ji.
20
.Po
mp
ow
anie
op
tycz
ne
(po
dst
awy i
zas
toso
wan
ia).
21
.Efe
kty
in
terf
eren
cji
stan
ów
ato
mo
wych
(p
rzec
ięci
a p
ozi
om
ów
en
erg
et., d
ud
nie
nia
kw
anto
we,
prą
żki
Ram
seya)
.
22
.Sp
ektr
osk
opia
las
ero
wa,
nas
yce
nie
i s
elek
cja
prę
dk
ośc
i i
ich
zas
toso
wan
ia d
o e
lim
inac
ji r
ozs
zerz
enia
do
pp
lero
wsk
ieg
o.
23
.Po
mia
r p
rzes
un
ięci
a L
amb
a st
anu
1S
(d
lacz
ego
i j
ak?)
24
.Pu
łap
ki jo
no
we
(jak
i p
o c
o?)
.
25
.Prz
esk
ok
i k
wan
tow
e i
ich
ob
serw
acja
.
26
.Sił
y o
pty
czn
e, c
hło
dze
nie
i p
uła
pk
ow
anie
neu
tral
nych
ato
mó
w.
27
.Ato
my b
ozo
no
we
i fe
rmio
no
we
w u
ltra
nis
kic
h t
emp
erat
ura
ch.