Formation of a quantum degenerate metastable calcium gas in an optical trap

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Ziel des Projekts ist es, ein Ensemble von 40Ca-Atomen in einer fernresonanten optischen Dipolfalle zu speichern und mit Hilfe der extrem scharfen Interkombinationslinie unter die kritische Temperatur der Quantenentartung zu kühlen. Dazu soll eine Kombination aus Seitenbandkühlung und einem neuartigen lichtinduzierten Verdampfungskühlverfahren eingesetzt werden. Ausgangspunkt ist ein mikrokelvin kaltes Ensemble metastabiler Calciumatome aus einer in Hamburg entwickelten zweifarbigen magneto-optischen Falle. Die metastabilen Ca-Atome sollen durch einen optischen Pumpprozess in den Grundzustand überführt und in eine fernresonante optische Nd:YAG-basierte Dipolfalle umgeladen werden. Optische Kühlzyklen mit Hilfe der schmalbandigen Interkombinationslinie bei 657 nm sollen zu einer weitgehenden Population des niedrigsten Energiebands führen. Die Rolle der dabei theoretisch vorausgesagten bosonischen Verstärkung soll experimentell beobachtet und die Frage geklärt werden, ob Kondensation mit rein optischen Methoden möglich ist. Schließlich soll ein optisch induziertes Verdampfungsverfahren erprobt werden, welches hohe Effizienz und damit das erstmalige Erreichen von BEC in einer Lichtfalle verspricht.