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Fakultät Physik

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Ein Phasenmikroskop für Quantengase

Schema des Phasenmikroskops. © Christof Weitenberg
Schema des Phasenmikroskops: eine Phaseneinprägung im Fourier-Raum einer Materiewellenabbildung bildet anfängliche Phasenfluktuationen als Dichtefluktuationen ab.
Wir haben ein Mikroskop realisiert, das Phasenprofile eines Bose-Einstein-Kondensats in einem optischen Gitter mit Einzelstellenauflösung misst.

Kohärenz-Eigenschaften sind für Quantensysteme von zentraler Bedeutung und stehen im Mittelpunkt von Phänomenen wie der Supraleitung. Hier untersuchen wir die Kohärenz-Eigenschaften eines ultrakalten Bose-Gases in einem zweidimensionalen optischen Gitter während des thermischen Phasenübergangs. Um auf die Phasenkohärenz und das Phasenfluktuationsprofil zu schließen, verwenden wir die direkte Materiewellenabbildung höherer Talbot-Revivals sowie ein neues Phasenmikroskop, das auf einer ortsaufgelösten Abbildung von Phasenfluktuationen auf Dichtefluktuationen während der Materiewellenabbildung basiert. Wir beobachten den algebraischen Abfall der Phasenkorrelationen in der superfluiden Phase und einen linearen Temperaturanstieg des Exponenten. Diese Techniken werden auch die Untersuchung von Kohärenz-Eigenschaften in stark korrelierten Quantensystemen mit voller räumlicher Auflösung ermöglichen.

Der Preprint ist hier verfügbar.