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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.76.2008.tde-18082008-150413
Documento
Autor
Nome completo
Emanuel Alves de Lima Henn
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2008
Orientador
Banca examinadora
Bagnato, Vanderlei Salvador (Presidente)
Martinelli, Marcelo
Pereira, Daniel
Tabosa, José Wellington Rocha
Tomio, Lauro
Título em português
Produção experimental de excitações topológicas em um condensado de Bose-Einstein
Palavras-chave em português
Aprisionamento de átomos
Armadilhas de átomos
Átomos frios
Condensação de Bose-Einstein
Degenerescência quântica
Resfriamento de átomos
Turbulência
Vórtices
Resumo em português
Neste trabalho descrevemos a produção e estudo de excitações topológicas em um condensado de Bose-Einstein em átomos de Rubídio-87. O condensado é produzido através de resfriamento evaporativo forçado por rádio-freqüência em uma armadilha puramente magnética do tipo QUIC. A armadilha magnética é carregada por um sistema de duplo-MOT. A temperatura de transição é de cerca de 150nK. Condensados puros com 1 - 2 × 10^5 átomos de Rb-87 são observados. Realizamos uma caracterização da amostra em relação às suas características fundamentais. Fração condensada, expansão anisotrópica, distribuição espacial e efeitos de temperatura finita são descritos. Com o objetivo de observar excitações coerentes do condensado entre os estados da armadilha, adicionamos um campo magnético do tipo quadrupolo esférico oscilante no tempo. Observamos, no entanto, a transferência de momento angular para a amostra com a formação de vórtices e arranjos de vórtices. Definimos regiões de amplitude que geram números de vórtices crescentes. Observamos a formação de estruturas de três vórtices não convencionais donde supusemos a possibilidade de excitação conjunta de vórtices e anti-vórtices. Observamos evidência de turbulência quântica, um estado onde os arranjos dos vórtices não são regulares nem as linhas de vórtices têm um eixo de rotação comum.
Título em inglês
Experimental production of topological excitations in a Bose-Einstein condensate
Palavras-chave em inglês
Atom traps
Bose-Einstein condensation
Laser cooling
Quantum turbulence
Vortices
Resumo em inglês
In this work we describe the production and investigation of topological excitations in a Bose-Einstein condensate in Rubidium-87 atoms. The condensate is produced through forced evaporative cooling by radio-frequency in a QUIC-type purely magnetic trap. The magnetic trap is loaded from a double-MOT system. Transition temperature is about 150nK. Pure condensates containing 1-2×105 87Rb atoms are observed. We performed the characterization of the sample in relation to its fundamental aspects. Condensed fraction, anisotropic expansion, spacial distribution and finite temperature effects are described. Aiming to observe coherent topological excitations of the condensate between two states of the trap, we added a spherical quadrupole magnetic fields oscillating in time. We observe, instead, angular momentum tranference to the sample and the formation of vortices and arrays of vortices. We define amplitude regions where an increasing number of vortices are observed. We observe the formation of non-usual three-vortex structures from which we infer the existence of vortices and anti-vortices together in the sample. We observe evidence of quantum turbulence, a state where non-regular vortex arrays appear as well as vortex lines have no preferred direction to form.
 
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TeseEmanuelHenn.pdf (7.97 Mbytes)
Data de Publicação
2008-08-25
 
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