P 154 Anwendung gesucht!

 29. Atomlaser werden nicht gepumpt

Inzwischen sind Atomlaser erfunden, aber so richtig weiß man noch nicht wofür man die braucht...aber wie war das 1962??

29.1 Bose-Einstein-Kondensat BEC

Zuerst einmal braucht man Atome, die alle im gleichen Quantenzustand auf engstem Raum sind. Das geht nur, wenn jedes Atom den Gesamtspin 0 oder 1 hat, dann ist es nämlich ein Boson.

Und Bosonen klumpen!

Dies geht z.B. mit Rb 85.

In einer Magnetfalle werden Milliarden von Rb 85 Atomen festgehalten und mit einem Laser abgebremst. Dadurch sinkt die Temperatur auf etwa 100 μK.

Nun nutzt man die Verdampfungskühlung.

Ihr kennt das: Unter nasser Badekleidung wird es kälter, weil das Wasser in der Kleidung verdampft.

Die schnellsten Atome verdampfen aus der Ansammlung. Dadurch kühlt sich die Ansammlung auf 10 nK ab (das war 2004 der kühlste Ort im Universum).

Jetzt stört die Wärmebewegung so wenig, dass sich ein gemeinsamer Quantenzustand dieser Bosonen-Atome ausbilden kann, ein Bose-Einstein-Kondensat.

Ein BEC ist ein makroskopisch sichtbarer Quantenzustand, benannt nach Bose und Einstein, die vor 90 Jahren die Theorie entwickelt haben. 

Das BEC  ist makroskopisch!

Man kann seinen Schatten vermessen!

2009 ist das in der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt in Braunschweig erstmalig mit 4 Millionen Ca-Atomen gelungen.

Hier sehen wir die Schattenregistrierung der Atomwolke mti dem dichten BEC im Zentrum:

 

PTB

Wolfgang Ketteler hat das erstmals 1997 gemacht und dafür 2001 den Nobelpreis bekommen.

 

 

 

29.2 Plumps..und schon wird gelasert

Nun sorgt man dafür (Anstoßen durch  Photonen oder Öffnen der Falle), dass einzelne Atome nacheinander herausfallen (ja wirklich im Schwerefeld!). Sie sind immer noch im gleichen quantenmechanischen Zustand.

Genau das sind die Photonen auch in einem Laserstrahl.

Und deshalb bezeichnet man die im gleichen Zustand zu Boden plumpsenden Boson-Atome als Atomlaser.

Der braucht kein Pumpen...nur plumpsen...

Wie gesagt...eine Anwendung wäre schön!

 

 

Wie man an dem Bild unten sieht...ein Atomlaser-Pointer ist noch in weiter Ferne...

Atomlaser