German Title: Exploration von p-Wellen Feshbach Resonanzen in Ultrakalten 6Li und 6Li-133Cs Gemischen

Preview

PDF, English Download (10MB) | Terms of use

Abstract

This thesis reports on the exploration of p-wave Feshbach resonances in ultracold Li-6 and Li-6-Cs-133 gases where the pair rotation angular momentum is l=1. An improved experimental apparatus is presented, allowing atom loss spectroscopy with a magnetic field resolutions down to several milli-Gauss on three Li-6, and five Li-6-Cs-133 Feshbach resonances. A doublet structure is observed for the first time on three Li-6 p-wave Feshbach resonances. We assign the splittings to spin-spin interactions where the projection of the pair rotation angular momentum m_l splits the resonance into m_l=0 and |m_l|=1. For the first time we report on observation of spin-rotation interaction on three Li-6-Cs-133 p-wave Feshbach resonances. Here the pair-rotation couples to the atomic spins, leading to an additional splitting of the m_l=-1 and m_l=+1 projections. Via coupled channel calculations we determine the dimensionless spin rotation constant to be |gamma|=0.566(50)x10^(-3). With a simple model we show that the strength of spin-rotation coupling depends significantly on the short-range part of the electron wave functions, highlighting the potential of Feshbach resonances to provide precise information on electron and nuclear wave functions at short internuclear distance. In an additional exploratory study of losses close to a single component Fermi \pwave\, Feshbach resonance we find changes in qualitative loss behavior depending on the density and temperature of the gas. We separate two regimes depending on the dominance of either elastic or inelastic collisions showing three- or two-body loss behavior, respectively. Collisional losses with possible cooling efficiencies similar to classic evaporative cooling are predicted.

Translation of abstract (German)

Diese Arbeit präsentiert die Untersuchung von p-Wellen Feshbach-Resonanzen in ultrakalten 6Li und 6Li-133Cs Gasen, bei denen der Molekül-Rotationsdrehimpuls l = 1 beträgt. Es wird eine Verbesserung des experimentellen Aufbaus vorgestellt, der Atomverlustspektroskopie mit einer Magnetfeldauflösungen bis zu wenigen Milli-Gauß bei drei 6Li und fünf 6Li-133CsFeshbach-Resonanzen ermöglicht. Bei drei 6Li p-Wellen Feshbach-Resonanzen wird zum ersten Mal eine Doppelstruktur beobachtet. Wir führen die Aufspaltung auf Spin-Spin-Wechselwirkungen zurück, wobei die Projektion des Molekül-Rotationsdrehimpulses ml die Resonanz in ml = 0 und |ml| = 1 aufspaltet. Zum ersten Mal beobachten wir die Spin-Rotations-Wechselwirkung bei drei 6Li-133Cs p-Wellen Feshbach-Resonanzen. Hier koppelt die Molekül-Rotation an die atomaren Spins, was zu einer zusätzlichen Aufspaltung der ml = −1 und ml = +1 Projektionen führt. Mittels einer Coupled − Channel Modellierung bestimmen wir die dimensionslose Spinrotationskonstante |gamma| = 0.566(50)×10^(−3). Anhand eines einfachen Modells zeigen wir, dass die Stärke der Spin-Rotations-Kopplung signifikant von den elektronischen Wellenfunktionen bei kurzem Kernabstand abhängt. Dies hebt das Potenzial der Feshbach-Resonanzen hervor, präzise Informationen über Elektronen- und Kernwellenfunktionen bei kurzem Kernabstand zu erhalten. In einer zusätzlichen explorativen Studie über Verluste in der Nähe eines ein komponentigen Fermi p-Wellen Feshbach-Resonanz, finden wir qualitative Veränderungen im Verlustverhalten in Abhängigkeit von Dichte und Temperatur des Gases. Wir unterscheiden zwei Regime, in denen entweder elastische oder unelastische Stöße dominieren, die ein Dreibzw. Zweikörper-Verlustverhalten aufzeigen. Kollisionsverluste mit einer mögliche Kühleffizienz ähnlich der klassischen Verdunstungskühlung werden vorhergesagt.