ISBN 978-3-8439-2482-5

978-3-8439-2482-5, Reihe Physik

Jens Simon Klinder
Vom dynamischen Phasenübergang im offenen Dicke Modell zum Dicke-Hubbard Modell

130 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2015), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie wird im Rahmen dieser Arbeit gezielt mit Hilfe eines Hoch-Finesse Resonators manipuliert. Dafür wird ein Bose-Einstein Kondensat im Zentrum des Hoch-Finesse Resonators präpariert und mit einer senkrecht zur Resonatorachse orientierten Stehwelle gepumpt. Der verwendete Resonator weist eine extrem schmale Linienbreite auf, die in der Größenordnung der Rückstoßfrequenz der Atome liegt. Somit kann die Dynamik des Bose-Einstein Kondensats nicht mehr unabhängig vom resonatorinternen Lichtfeld betrachtet werden.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei fundamentale Vielteilchensysteme betrachtet:

Das offene Dicke Modell und ein Hybridmodell, welches das offene Dicke Modell mit dem bosonischen Hubbard Modell zusammenführt.

Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Physik des offenen Dicke Modells präsentiert. Dafür wird das Bose-Einstein Kondensat an eine Longitudinalmode des Hoch-Finesse Resonators gekoppelt und senkrecht zur Resonatorachse mit einer optischen Stehwelle gepumpt. Dabei wurde ein Phasenübergang der Atome von einer homogenen in eine selbstorganisierte Phase beobachtet. Durch die extrem schmale Linienbreite des Resonators war es in dieser Arbeit zum ersten Mal möglich, die Dynamik dieses Phasenübergangs im nicht-adiabatischen Regime zu untersuchen.

Im zweiten Teil dieser Arbeit wird das Bose-Einstein Kondensat im Zentrum des Hoch-Finesse Resonators mit einem dreidimensionalen Gitterpotential überlagert und die Wechselwirkung mit einer Lichtmode des Resonators untersucht. Das Kondensat-Resonator-System realisiert ein erweitertes Hubbard Modell, indem neben der kurzreichweitigen Wechselwirkung benachbarter Gitterplätze auch langreichweitige Wechselwirkung auftritt, die über resonatorinterne Photonen vermittelt wird. Dieses Modell bezeichnen wir als Dicke-Hubbard Modell. Im Rahmen dieser Arbeit wird die erste experimentelle Realisierung eines superradianten Mott Isolators im Dicke-Hubbard Modell vorgestellt.