dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

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Dispersión de nubes atómicas frías por haces de luz estructurada R. Jáuregui Instituto de Física UNAM [email protected] x Temixco, septiembre 2012

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Temixco, septiembre 2012. Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada. R. Jáuregui Instituto de Física UNAM [email protected]. Scattering of dilute thermal atomic clouds by structured beams. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Dispersión de nubes atómicas frías por haces de

luz estructurada

R. JáureguiInstituto de Fí[email protected]

Temixco, septiembre 2012

Page 2: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Scattering of dilute thermal atomic clouds by structured beams

• Experimental and theoretical results for the scattering effects on free falling dilute thermal atomic clouds that traverse a microscopically structured laser beam with parabolic symmetry.

• The dynamics of the phase space distribution is studied. • As previously proposed, the atomic clouds were

observed to split into two or more clouds with a well defined distribution of velocities.

• It is shown that the product of the angular momentum along the axis of main propagation of the laser beam with the linear momentum along one of the directions perpendicular to that axis is directly transmitted from the light beam to the atomic cloud.

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General framework

• Predesigned structured light playing the role for cold matter that crystals or material cavities play for light.

• Structured photons?

• Transfer of dynamical variables from light to matter

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Structured light beams

• Plane waves always useful (Fourier transform)

• Structure of a beam:

F(k)

Polarization

• Propagation invariant beams

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Weber modes

• Propagation invariant modes with parabolic cylinder symmetry

Page 6: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Weber Modes

Page 7: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Weber Modes

• Propagation invariant

• Fourier decomposition in a cone

• Unusual gradients of the intensity • Dynamical variable

Lz Py

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Page 9: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Weber modes

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Weber modes

Page 11: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Weber modes

Page 12: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Cold Atoms

• Atom cooling

• Atom trapping

• Thermal atoms versus degenerate gases

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Atom Trapping

Page 14: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Degenerate gases

Page 15: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Trapping-cooling system

J. Fortagh group, Univ. Tuebingen

Page 16: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Absorption Imaging

Page 17: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Atom-light interaction

Page 18: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Experimental set-up

670 x420m.

Page 19: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Results:

Page 20: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Results: Experiments vs Theory

Page 21: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Results: Experiments vs Theory

Page 22: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Evolution in phase space

Page 23: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Evolution LzPy

Page 24: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Theory vs experiment

Page 25: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Conclusions

• Weber beams as thermal cloud splitters

• Direct numerical simmulation with no free parameters.

• Observation of transfer of a different dynamical dynamical variable from light to matter.

Page 26: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Scope

• BEC:

Experimental results

Simulation

Page 27: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

BEC

• Four quantum fluids• Two Gross-Pitaevskii• Two Bose distributions• Interaction ground-ground, ground-excited,excited-excited• Accurate description initial state• Evolution: classical fluid, relevance

quantum pressure

Page 28: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Some advances

Page 29: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Preliminary theoretical results

Page 30: Dispersión de nubes at ómicas frías por haces de luz estructurada

Carlos Luis Hernández

Pedro Antonio Quinto

Rocio Jáuregui

Simon BernonHelge HattermannJószef Fortagh