Wechselwirkungen kalter Li-Rb-Gase im entarteten Regime

Abstract

In dieser Arbeit wird ein Experiment beschrieben, mit dem es zum ersten Mal gelang, fermionisches Lithium-6 mit Hilfe von bosonischem Rubidium-87 sympathetisch zu kühlen. Aufgrund fehlender bzw. ungenauer Daten für die Molekülpotenziale beider Spezies war es im Vorfeld nicht möglich, die Streulänge zwischen beiden Atomen zu bestimmen. Sie ist die zentrale Größe, die den Thermalisierungsprozess zwischen kalten Li-6 und Rb-87 Gasen bestimmt. Wir konnten mit unserer Apparatur die Triplettstreulänge zwischen Li-6 Atomen im Hyperfeinzustand |3/2 3/2> und Rb-87 Atomen im Zustand |2 2> über einen Thermalisierungsprozess bestimmen: a_T=21.6 a_B (+8 -4) Über das sympathetische Kühlen mit Rb-87 gelang es, ein Li-6 Fermigas mit etwa 2*10^5 Li-6 Atomen zu erzeugen. Die Temperatur des Fermigases beträgt etwa T=T_F=2.5*10^(-6)K. Sehr wichtig ist, dass das Rubidiumgas immer ein reines Spingemisch im Zustand |2 2> ist. Schon kleine Teile anderer Rubidiumzustände führen aufgrund von spinändernden Stößen zu starken Lithiumverlusten. Wir haben eine Methode entwickelt, mit der es möglich ist, während des evaporativen Kühlens die unerwünschten Rubidiumzustände (|2 1>; |1 -1>) aus der Magnetfalle zu entfernen. Die Rubidiumatome im Zustand |2 1> werden während des Verdampfungskühlens ständig nachproduziert. Sie müssen mehrmals entfernt werden, um die Lithiumverluste klein zu halten. Erst nach dem Entfernen dieser Zustände war es möglich, eine kalte Lithiumwolke zu beobachten.

We report on the observation of sympathetic cooling of a cloud of fermionic 6Li atoms which are thermally coupled to evaporatively cooled bosonic 87Rb. Using this technique we obtain a mixture of quantum-degenerate gases, where the Rb cloud is colder than the critical temperature for Bose-Einstein condensation and the Li cloud is colder than the Fermi temperature. From measurements of the thermalization velocity we estimate the interspecies s-wave triplet scattering length a_T= 21.6(+8 -4) a_B. We found that the presence of residual rubidium atoms in the |2 1> and the |1 1> Zeeman substates gives rise to important losses due to inelastic collisions.