Ποσοτικοποίηση θερμικού νέφους χαμηλής θερμοκρασίας για την παραγωγή συμπυκνώματος Bose-Einstein σε μαγνητική παγίδα τύπου Ioffe-Pritchard

Χριστοδούλου, Παναγιώτης; Christodoulou, Panagiotis

dc.contributor.author	Χριστοδούλου, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Christodoulou, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2016-06-07T09:31:27Z
dc.date.available	2016-06-07T09:31:27Z
dc.date.issued	2016-06-07
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42633
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5426
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	BEC βελτιστοποίηση ποσοτικοποίηση παράγοντας-ποιότητας ΙΠ-παγίδα	el
dc.subject	Συμπύκνωμα Bose-Einstein
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Ποσοτικοποίηση	el
dc.subject	Παράγοντες ποιότητας	el
dc.subject	BEC optimization	en
dc.subject	BEC quantification	en
dc.subject	Quality factor	en
dc.subject	Magneto-optica trap (MOT)	en
dc.title	Ποσοτικοποίηση θερμικού νέφους χαμηλής θερμοκρασίας για την παραγωγή συμπυκνώματος Bose-Einstein σε μαγνητική παγίδα τύπου Ioffe-Pritchard	el
dc.title	Quantifying cold thermal clouds as a resource for quantum degeneracy in a Ioffe-Pritchard trap
heal.type	masterThesis
heal.classification	Κβαντική οπτική	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-09-24
heal.abstract	Από τα πρώτα κιόλας χρόνια της πραγματοποίησης του συμπυκνώματος Bose-Einstein (BEC) μέχρι σήμερα, υπήρξαν υπεράριθμες προσπάθειες να υλοποιηθούν BECs με όσο το δυνατόν μεγαλύτερο αριθμό ατόμων. Παρόλο το μεγάλο ενδιαφέρον, μέχρι σήμερα υπήρξε δύσκολο να βρεθούν οι κρίσιμες παράμετροι για τη μεγιστοποίηση του αριθμού των συμπυκνωμένων ατόμων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η βελτιστοποίηση βασίζεται σε πειραματικές δοκιμές και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται παραμένουν δίχως να περιγραφούν. Σε άλλες περιπτώσεις, οι ερευνητές κάνουν χρήση της πυκνότητας χώρου φάσης (phase-space density) ως την παράμετρο για αυτήν τη βελτιστοποίηση, η οποία στην πραγματικότητα δεν είναι ο κατάλληλος παράγοντας για την μεγιστοποίηση του αριθμού των ατόμων. Η εργασία αυτή παρουσιάζει τη θεωρητική παραγωγή μιας παραμέτρου, την οποία θα ονομάσουμε Παράγοντα Ποιότητας, για τη βελτιστοποίηση του αριθμού των συμπυκνωμένων ατόμων βασιζόμενη στις θεωρητικές αρχές της ψύξης με χρήση laser και της μαγνητο-οπτικής παγίδευσης καθώς επίσης και της μαγνητικής παγίδευσης και της ψύξης με εξάτμιση σε μία παγίδα του τύπου Ioffe-Pritchard. Η εξαχθείσα παράμετρος λειτουργεί με τον επιθυμητό τρόπο μόνο στην περίπτωση αυτής της παγίδας, καθώς στη διαδικασία παραγωγής της λάβαμε υπόψη μας τη συγκεκριμένη συμπεριφορά της και τη μορφή του δυναμικού που αυτή παρέχει. Παρόλα αυτά, οι βασικές ιδέες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή παρόμοιας παραμέτρου και για διαφορετικές παγίδες. Οι ιδιότητες του Παράγοντα Ποιότητας τον καθιστούν μοναδικό για τους σκοπούς μας. Η αύξουσα εξάρτηση του από τον αριθμό των ατόμων στο συμπύκνωμα τον καθιστά κατάλληλο για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας που οδηγεί στο συμπύκνωμα. Η σταθερή του τιμή καθόλη τη διαδικασία της μαγνητικής παγίδευσης και της εξάτμισης τον καθιστούν υπεύθυνο για την ποσοτικοποίηση του θερμικού νέφους. Η ικανότητα του νέφους να συνεισφέρει μεγάλα συμπυκνώματα εκφράζεται από την τιμή αυτού του παράγοντα. Η ανεξαρτησία του από τις παραμέτρους που καθορίζουν την παγίδα (πάντα έχοντας στο μυαλό ότι πρόκειται για τύπου Ioffe-Pritchard) τον κάνουν έναν γενικό παράγοντα για σύγκριση των διάφορων νεφών στο ίδιο στάδιο του πειράματος, σε διαφορετικά στάδια και σε διαφορετικά εργαστήρια. Η εξαγωγή της παραμέτρου ακολουθείται από την πειραματική επιβεβαίωση των ιδιοτήτων της που επιβεβαιώνουν τη χρησιμότητά της, καθώς κι από αποτελέσματα της χρήσης αυτής στο πείραμα. Παρουσιάζονται αποτελέσματα για την ποσοτικοποίηση του νέφους, για την πρόβλεψη του κρίσιμου αριθμού των ατόμων κατά την εμφάνιση του συμπυκνώματος ακόμα κι από τα πρώτα στάδια της διαδικασίας, για τη βελτίωση ή ακομα και τη βελτιστοποίηση των διάφορων σταδίων.	el
heal.abstract	From the first years of BEC in dilute gases till now, there was a great amount of attempts to reach BECs with as large number of atoms as possible. Despite this interest, until now it has been difficult to find the critical parameters for the maximization of the number of the condensed atoms. In most cases, this maximization is based on trial and error and the methods often remain unmentioned. In other cases, researchers adopt the phase-space density (PSD) as the parameter for this optimization, which in fact is not the appropriate factor in order to maximize the number of the condensed atoms. This thesis presents a theoretical derivation of a parameter, which we call the Quality factor, for the optimization of the number of the condensed atoms based on theoretical principles of laser cooling and magneto-optical trapping as well as magnetic trapping and evaporative cooling in an Ioffe-Pritchard trap. The derived factor works well only in this kind of trap, since in the derivation we kept in mind its special behaviour and the potential it offers. However, the basic ideas can be used in order to extract a similar parameter for other traps, like the TOP-trap, as well. The properties of this Quality factor make it unique for our attempts. Its direct ascending relation with the condensed atom number makes it appropriate for the optimization of the processes which lead to BEC. Its constant value throughout the processes of magnetic trapping and evaporative cooling lays it responsible for the quantification of the thermal cloud. The quality of the cloud to give large BECs is expressed by the value of this Quality factor. Its independence of the trapping parameters (always keeping in mind that we use a Ioffe-Pritchard trap) makes it a global factor for the comparison of the thermal clouds. The derivation of this factor is followed by experimental results that prove and confirm the usefulness of it. Results for the quantification of the cloud in an Ioffe-Pritchard trap, the prediction of the critical atom number when BEC just occurs even from the first stages of cooling, the optimization of the processes of the magneto-optical trapping (MOT), the transfer of the cloud from the MOT to the Ioffe-Pritchard trap and evaporative cooling are presented. Additional properties, like the verification of the correctness of measurements of BEC are discussed.
heal.sponsor	Ίδρυμα Ωνάση	el
heal.advisorName	Βαρελογιάννης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Βαρελογιάννης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης Ιωάννης,	el
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης Λεωνίδας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true