Deppner, Christian and Herr, Waldemar and Cornelius, Merle and Stromberger, Peter and Sternke, Tammo and Grzeschik, Christoph and Grote, Alexander and Rudolph, Jan and Herrmann, Sven and Krutzik, Markus and Wenzlawski, André and Corgier, Robin and Charron, Eric and Guéry-Odelin, David and Gaaloul, Naceur and Lämmerzahl, Claus and Peters, Achim and Windpassinger, Patrick and Rasel, Ernst (2021) Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics. Physical Review Letters, 127 (10), p. 100401. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevLett.127.100401. ISSN 0031-9007.
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Official URL: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.100401
Abstract
In contrast to light, matter-wave optics of quantum gases deals with interactions even in free space and for ensembles comprising millions of atoms. We exploit these interactions in a quantum degenerate gas as an adjustable lens for coherent atom optics. By combining an interaction-driven quadrupole-mode excitation of a Bose-Einstein condensate (BEC) with a magnetic lens, we form a time-domain matter-wave lens system. The focus is tuned by the strength of the lensing potential and the oscillatory phase of the quadrupole mode. By placing the focus at infinity, we lower the total internal kinetic energy of a BEC comprising 101(37) thousand atoms in three dimensions to 3/2 kB 38+6-7 pK. Our method paves the way for free-fall experiments lasting ten or more seconds as envisioned for tests of fundamental physics and high-precision BEC interferometry, as well as opens up a new kinetic energy regime.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/144987/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 30 August 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Physical Review Letters | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 127 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1103/PhysRevLett.127.100401 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | p. 100401 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | American Physical Society | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0031-9007 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Bose-Einstein Condensate, Temperature, Delta-Kick Collimation, Cold atoms & matter waves | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R KNQ - Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Project BECCAL, R - Atomic interferometric sensor technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Hannover | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute for Satellite Geodesy and Inertial Sensing > Quantum Sensing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Deppner, Christian | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 04 Feb 2022 11:04 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 29 Mar 2023 00:00 |
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