Cold atoms Lecture 1. 26. September 2007 Low temperature physics (borrowed from an undergraduate course) Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Existence absolutní nuly Teploty ve vesmíru Teploty ve vesmíru Nízké teploty v laboratoři (jen výběr !!) Naše hlavní téma Nízké teploty v laboratoři (jen výběr !!) Jaderná adiabatická demagnetisace Chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Princip chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Princip chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Princip chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Princip chlazení jadernou adiabatickou demagnetisací Kryostat, kde byla dosažena rekordní teplota 100 pK Spinová magnetická susceptibilita monokrystalu rhodia Spinová magnetická susceptibilita monokrystalu rhodia Spinová magnetická susceptibilita monokrystalu rhodia Spinová magnetická susceptibilita monokrystalu rhodia Laserové chlazení atomů Naše hlavní téma Jednoduché schéma brzdění atomů Princip laserového chlazení 3D chlazení a optický sirup Realizace Magnetické pasti Phillipsovy výsledky Chladné atomy a BEC Naše hlavní téma Nobelisté II. Bosony a Fermiony Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Bosony a Fermiony v kostce Mnohačásticové stavy pro Bosony a Fermiony Representace obsazovacích čísel Representace obsazovacích čísel Representace obsazovacích čísel Representace obsazovacích čísel Representace obsazovacích čísel Representace obsazovacích čísel pro fermiony Representace obsazovacích čísel pro bosony Které částice jsou Bosony Příklady bosonů Příklady bosonů (rozšíření tabulky) Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Jak může komplexní částice, například atom, vystupovat jako jednotný celek --- boson Ideální kvantové plyny Ideální klasický plyn Ideální klasický plyn Ideální klasický plyn Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Ideální kvantové plyny Bose-Einsteinova kondensace BEC Podstata BEC Podstata BEC Einsteinův rukopis s odvozením BEC Einsteinův rukopis s odvozením BEC Kritická teplota pro BEC Kritická teplota pro BEC Ketterle vysvětluje BEC švédskému králi Fyzikální interpretace T[C] [ ]podrobně Fyzikální interpretace T[C] [ ]podrobně Vzpomínka: de Broglieho vlnová délka pro atomy a molekuly Hustota kondensátu Hustota kondensátu Hustota kondensátu Podrobnější rozbor BEC Podrobnější rozbor BEC Podrobnější rozbor BEC Podrobnější rozbor BEC Podrobnější rozbor BEC BEC v atomových pastech Potenciál pasti Potenciál pasti Potenciál pasti Potenciál pasti Základní stav a potenciál Pomalé světlo ve studených obláčcích sodíku Pomalé světlo ve studených obláčcích sodíku Hustota částic v prostoru: Boltzmannova limita Hustota částic v prostoru: Boltzmannova limita Hustota částic v prostoru: BE kondensát při T = 0 Hustota částic v prostoru: BE kondensát při T = 0 Hustota částic v prostoru: srovnání obou limit BE kondensát při T = 0 a makroskopická vlnová funkce F.Laloë: Do we really understand Quantum mechanics, Am.J.Phys.69, 655 (2001) Studium BEC metodou TOF ( time of flight -- doby letu) BEC pozorovaná metodou TOF BEC pozorovaná metodou TOF 3D laserové chlazení TOF experiment TOF experiment TOF experiment měření distribuce Rozdělení rychlostí (hybností) v oblaku Rozdělení rychlostí (hybností) v oblaku Rozdělení rychlostí (hybností) v oblaku Rozdělení rychlostí (hybností) v oblaku Rozdělení rychlostí (hybností) v oblaku BEC pozorovaná v rozdělení rychlostí metodou TOF Kvantitativní vyhodnocení: vliv atomových interakcí Příklad výpočtu balistického rozletu První přímý důkaz kvantové koherence atomárního BE kondensátu Interference atomů Bose-Einsteinova kondensace atomů v pastech Bose-Einsteinova kondensace atomů v pastech Bose-Einsteinova kondensace atomů v pastech Bose-Einsteinova kondensace atomů v pastech Boom BEC, teď ještě mnohem živější Strom nobelistů (kursivou) v atomové fyzice The end