Experimental study of interactions of ultracold metastable neon atoms

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Das Verständnis der Wechselwirkung ultrakalter Atome wird durch das experimentelle Studium von nicht-alkalischen Systemen in den nächsten Jahren erheblich erweitert werden. Metastabile Edelgase werden dabei eine entscheidende Rolle spielen, da ihre Wechselwirkung aufgrund der speziellen inneren Struktur und der hohen inneren Energie erheblich von derjenigen, der bisher fast ausschließlich untersuchten Alkalisysteme abweicht. Speziell das Element Neon stellt nicht zuletzt wegen seiner bosonischen und fermionischen Isotope dafür einen nahezu idealen Kandidaten dar. Ziel unserer Arbeiten ist es, ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen in einem ultrakalten Gas aus metastabilen Neonatomen zu erlangen. Es werden die elementaren Paarwechselwirkung sowie die kollektiven Wechselwirkungen charakterisiert und die erstmalige Bestimmung der meisten Wechselwirkungsparameter möglich werden. Einen Schwerpunkt stellt die Frage nach der Realisierbarkeit eines quantenentarteten Systems metastabiler Atome dar. Falls physikalisch möglich, soll die Bose-Einstein-Kondensation metastabiler Neonatome erzielt werden. Aufgrund der hohen inneren Energie werden neue Ansätze für die Diagnostik und die Anwendung möglich. So kann die hohe Nachweiseffizienz und die speziellen, nur bei metastabilen Atomen auftretenden Ionisationsprozesse dazu genutzt werden, die Wechselwirkung von Atomensembles nahe am oder im quantenentarteten Phasenraumbereich detailliert zu erforschen. Wir wollen dies nutzen, um u.a. den Phasenübergang zum Kondensat rückwirkungsfrei und mit hoher Zeitauflösung zu beobachten, kollektive Anregungsmoden zu studieren, Korrelationsfunktionen höher Ordnung zu vermessen und somit den Nachweis für das laserartige Verhalten eines Kondensats erbringen sowie Atomensembles hoher Phasenraumdichte für Untersuchungen zur kohärenten Atomoptik einzusetzen.