F=1, F=2 ボース凝縮体の光トラップOptical Trap of F=1 and F=2 Bose-Einstein Condensates

学習院大学 荒木幸治、江野高広、菊地夏紀、桑本剛、平野琢也

|F=1>&|F=2> |1> |2>

①① ｜｜1 , 1 , --11＞と｜＞と｜2 , 2 , --22＞のボース凝縮体の光トラップ＞のボース凝縮体の光トラップ②② 相分離、重心振動の観測相分離、重心振動の観測③③ トンネル現象？トンネル現象？

研究背景

これまでのこれまでのFF=1=1 ととFF=2 BEC=2 BECの同時トラップの同時トラップ

JILAJILA：：磁気トラップ磁気トラップ

weakweak field seeking states field seeking states のみトラップ可のみトラップ可

我々の実験：我々の実験：光トラップ光トラップ

スピン成分によらずトラップ可スピン成分によらずトラップ可

今回の実験は磁気モーメントが逆向き今回の実験は磁気モーメントが逆向き

磁場を任意にコントロールできる磁場を任意にコントロールできる

実験配置図

Synthesizer

Psyn ~ 2 or 10 [dBm]

Amplifier

Pgain ~ 30 [dB]

Pmax ~ 34 [dBm]

g

z

]Hz[112~

]Hz[1602~

]Hz[652~

×

×

×

πω

πω

πω

ρ

z

frequency Trap

マイクロ波遷移

Δν~535[kHz]

B~255[mG]

実験手順

F=2⇒1 transition

① delay time : 190ms

② Ramp down time : 50ms

（370mG→120mG）

③ Trap time

④ TOF

TOF イメージング（Stern-Gerlach）

TOF:22ms

| 1 , -1 >

| 2 , -2 >

g

~1700µm

~700µm

OFF

ON(high power)

ON(medium power)

N ~ 4.5×105 [atoms]

Transfer rate ~ 100%

Microwave

NF=1 ≒ NF=2 とした時の時間発展（without Stern-Gerlach）

Trap time

0ms

20ms

40ms

100ms

F=1 & F=2

( TOF : 22ms )

~300µm

g

F=2のみイメージング

|1> |2>

F=2 成分の重心振動

0 100 200 300 400 5000

1

2

3

4

Rel

ativ

e ce

nter

of m

ass

[µm

]

Trap time [ms]

]Hz[11~

]Hz[7~

zz ν

ν

数：軸方向のトラップ周波

重心振動の周波数：

0 z

Initial

重心振動のメカニズム

miscibleimmiscible 1000ms

F=1 & F=2Trap time：

F=2のみイメージング

なぜF=2成分が右側に来るのか？ 空間選択性

1000ms

F=1 & F=2

Trap time

z[mG/cm]30~

[mG]10~0

　残留磁場勾配：

　残留磁場：

−∂∂−

zB

B

F=2のみイメージング

0,00 <∂∂

<zB

B 　

Why ?

空間選択性検証

00 >B

00 <B

1000ms

1000ms

初期の磁場設定

磁場設定の切り替え

Tunneling?

F=2のみイメージング

まとめ

①①｜｜1 , 1 , --11＞と｜＞と｜2 , 2 , --22＞＞のボース凝縮体の光トラップのボース凝縮体の光トラップ

②② 磁気モーメントが逆向きの場合でも磁気モーメントが逆向きの場合でも相分離をおこし、相分離をおこし、重心振重心振動動が観測されたが観測された

③③トンネル現象？の観測トンネル現象？の観測

|F=1>&|F=2> |1> |2>

2成分同時イメージング

zzB

mgF FBFsg ∂∂

=)(

µ

=−

==

)1(2/1

)2(2/1

F

FgF 　

　

TOF + Stern-Gerlach