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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2023.tde-03012024-095738
Document
Author
Full name
Bruno Nicolau Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Henn, Emanuel Alves de Lima (President)
Miranda, Marcio Heraclyto Gonçalves de
Paiva, Rafael Rothganger de
Title in English
Monte Carlo simulation proposal for narrow-line magneto-optical traps
Keywords in English
Laser cooling
Magneto-optical trap
Monte Carlo simulation
Abstract in English
In this work, we proposed and implemented a Monte Carlo simulation to estimate experimental quantities of narrow-line magneto-optical traps (nMOTs). Our model relies on sampling the atoms movement under laser light and a quadrupole magnetic field as a Markov chain. We assume that the involved electronic transition can be modelled as a four-level system and split into three independent two-level systems, which is only valid for nMOTs in the power-broadened regime. We were able to estimate quantities for three nMOT arrangements at different laboratories. The first nMOT traps dysprosium atoms on an electronic transition with narrowness η = 43.8, which is not an ideal value since it is slightly larger. Nevertheless, we could obtain estimated quantities that were more accurate than the theoretical predictions. The other two nMOTs trap strontium atoms on an electronic transition with narrowness η = 1.6. We could also obtain estimated quantities close to the experimental measures in this case.
Title in Portuguese
Proposta de simulação de Monte Carlo para armadilhas magneto-ópticas de linha estreita
Keywords in Portuguese
Armadilha magneto-óptica
Resfriamento a laser
Simulação de Monte Carlo
Abstract in Portuguese
Nesse trabalho, propomos e implementamos uma simulação de Monte Carlo para estimar quantidades experimentais de armadilhas magneto-ópticas de linhas estreita (nMOTs). Nosso modelo se baseia em amostrar o movimento dos átomos expostos a luz laser e um campo magnético quadrupolar como uma cadeia de Markov. Nós assumimos que a transição eletrônica envolvida pode ser modelada como um sistema de quatro níveis e, então, a dividimos em três sistemas de dois níveis independentes sobre a suposição em que nMOT esteja no regime de alargamento por potência. Nós fomos capazes de estimar três nMOTs de diferente laboratórios. O primeiro aprisiona átomos de disprósio em uma transição cuja estreiteza é 43,8, o que não é um valor ideal por ser ligeiramente elevado. Apesar disso, nós obtivemos quantidades estimadas mais precisas que as previstas teoricamente. Os outros dois nMOTs aprisionam estrôncio em uma transição com estreiteza 1,6. Nesse caso, nós também obtivemos quantidades estimadas próximas as medidas experimentais.
 
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Publishing Date
2024-01-09
 
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