Quantenfeldtheorie der atomaren Bewegung von Gasen in elektromagnetischen Resonatoren
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der quantenfeldtheoretischen Beschreibung der Bewegung von atomaren Bosegasen in einem elektromagnetischen Resonator. Über den Austausch von Photonen wechselwirken die Atome dabei untereinander. Es wird untersucht, wie sich Effekte dieser Wechselwirkung auf die Bewegung der Atome auswirken, und inwiefern sich diese Systeme von den entsprechenden Einteilchensystemen und Systemen, die mit dem elektromagnetischen Feld des freien Raumes wechselwirken, unterscheiden. Um das System zu vereinfachen, ersetzt man die komplizierten Austauschprozesse von Photonen zwischen den Atomen durch eine direkte effektive Wechselwirkung der Atome untereinander. Die spezielle Form dieser dynamische Dipol-Dipol-Wechselwirkung hängt stark von der Struktur des quantisierten Photonenfeldes ab, und es existieren daher große Unterschiede zwischen einem Resonator und dem freien Raum, hervorgerufen durch die Wände des Resonators. So werden Photonen in einer Kavität immer wieder von den Wänden reflektiert, was zu einer Erhöhung der Reichweite der Wechselwirkung und Brechung der Translationsinvarianz führt. Als spezielle Anwendung wird die Theorie eines Strahlteilers für ein atomares Bose-Einstein-Kondensat auf der Basis von Braggstreuung an einer stehenden Resonatormode entwickelt. Es wird gezeigt, wo die Unterschiede zur Streuung an einer stehenden Laserwelle liegen, und welche Vorteile die Verwendung einer Kavität bietet. Anwendung könnte dieses System bei der Konstruktion eines Atominterferometers für Bose-Kondensate finden.
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In this work a quanten field theoretic discription of the motion of atomic Bose gases in an electromagentic cavity is developed. By exchange of photons the atoms interact which each other. It is examined how effects of this interaction influence the motion of the atoms, and how this system is distinct from the corresponding single particle system and systems interacting with the electromagnetic field of free space. To simplify the system the complicated exchange processes of photons between the atoms is replaced by an direct effective interaction of the atoms. The characteristic structure of this dynamic dipole-dipole interaction strongly depends on the structure of the quantized photon field, and therefore there are large differences between a cavity and free space, having there origin in the walls of the resonator. There is an increase of the range of the interaction through the reflection of the photons by the walls and also the translational invariance is broken. As a special application the theory of a beam splitter for an atomic Bose condensate based on Bragg scattering from a standing cavity mode is developed. It is shown, where the differences to Bragg scattering from a standing laser wave are lying and what the advantages are. The described setup could be used to construct an atom interferometer for Bose-Einstein condensates.
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ISO 690
BURGBACHER, Frank, 1998. Quantenfeldtheorie der atomaren Bewegung von Gasen in elektromagnetischen Resonatoren [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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