光トラップ中での ボース凝縮体の運動 学習院大学 物理学科 平野研究室 菊地夏紀
概要 磁気トラップで生成したBEC（ボースアインシュタイン凝縮）を光トラップに移した実験である。 私はこの現象のメカニズムを研究した。 まだはっきりと原因がわかっていない。
ú û ù ê ë é } + { - = µ ) / ( 1 z w EXP U I d 光トラップ r z スピンによらず トラップ可能 スピンによらず トラップ可能 BECを光トラップ ポテンシャルが 電場強度に比例する 最大強度の所にトラップ可能 r z ポテンシャル ú û ù ê ë é } + { - = µ 2 ) / ( 1 r G dip z w EXP U I o d
実験方法１ G ① 磁気トラップの中でBECを生成する ② ゆっくりとレーザーを重ねる ③ 光だけによるトラップ ④ ① BEC G ① 磁気トラップの中でBECを生成する ② ゆっくりとレーザーを重ねる Resonant beam ③ 光だけによるトラップ ④ 自由落下させて、共鳴光を入れ吸収イメージング
実験データ ~ トラップタイムの時間発展 80ms 10ms 90ms 20ms G 100ms 30ms 110ms 40ms 120ms Parameter Time of Fright 17ms , Laser Power ~11mW, beam waist 10.5 mm, Ramp up time 300ms 80ms 90ms 100ms 110ms 120ms 130ms 1.6mm 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms G
光トラップ中での時間変化 トラップタイム変化を変化させたデータ 0ms 20ms 40ms 60ms 2.5mm 0ms 20ms 40ms 60ms 光トラップの閉じ込めが弱い為、拡散している 重力の効果により、ポテンシャルを 合わせる事が不可能 ωz=2π×15 Hz ωz=2π×2.3Hz MT OT NaよりRbは4倍ほど重い
振動 トラップ中での振動を確かめる実験 22ms自由落下させ、落ちてきた場所のトラップ時間による変化を調べた Traptimeと重心の変化 Picsel Traptimeと重心の変化 [5mm/pic] 落ちてくる場所も振動するはず Traptime[ms] トラップ中での振動振幅 1.0±0.3mm 周期 ～6ms
B C 確実に存在する振動原因 ③ ② X Z G ② Uµ [(wMT + wOT)X]2 +2gX µ (X-B)2 Fort axial ② Uµ [(wMT + wOT)X]2 +2gX µ (X-B)2 ③ Uµ (wOTX)2+2gX µ (X-C)2 光トラップ wx～2π×270 Hz BｰC ～ 0.81mm 磁気トラップ wx～2π×150 Hz 実験結果 1.0±0.3mm
振動周期の違い 約2/3周期遅れる 波のようになる原因 振動している場合を考える 振動 場所によってポテンシャルの違い 0.5mm 260Hz 270Hz 周波数[Hz] Trap time 70ms 270Hz 3.84ms 3.70ms 260Hz 周波数 周期 37ms後の 振動回数 10回 9.37回 約2/3周期遅れる
モデルの提案 X Z BECが光トラップと軸がずれていて、振動しながら広がるモデル BEC Minimum line 軸が傾いているモデル BECが光トラップと軸がずれていて、振動しながら広がるモデル Axial FORT BEC このモデルを確かめる目的の実験をしたが、結果は･･･
現在の問題点 ・CCDの解像度が5μm ・片方からしかイメージングできない ・μm以下のオーダーでのレーザー制御 ・相互作用がない場合の数値計算（スケールの問題） マスマティカ→C言語へのプログラムの書き換え まだまだがんばる