Design of magnetic transport and trap for cold atom preparation on chip assembly

การออกแบบของการขนส่งและกับดักเชิงแม่เหล็กสำหรับการเตรียมอะตอมเย็นบนชุดประกอบชิป

Name: Nuttida Kaewart

LCSH: Atoms

Abstract: In this thesis, we study the trapping patterns of rubidium atoms on atom chip components. To trap rubidium atoms using magnetic field generated from the atom chip, the atoms must be sufficiently cooled to be confined by a magnetic field. Initially, the cooled rubidium atoms are prepared using the optical magneto-optical trap (MOT), reaching temperatures in the hundreds of micro-Kelvins. Subsequently, we use optical molasses to achieve rubidium atoms with a temperature of approximately 30 micro-Kelvins. At this temperature, atoms can be trapped using a magnetic field with a gradient of 20 G/cm. Since the atom chip is placed outside a thick glass cell, the atoms need to be transported using a magnetic field for a distance of approximately 2 cm to bring the atoms close to the atom chip's surface (about 7 mm away). The magnetic field values are obtained from simulations using COMSOL Multiphysics. Afterward, the efficiency of the atom trapping by the magnetic field generated by the atom chip is tested by assuming that the distribution of atom at thermal equilibrium is Gaussian. The simulation results indicate that we can create a magnetic field that can be adjusted as desired and trap atoms at a distance of 7 millimeters for 100 milliseconds with an efficiency of 60%. In the experimental part, we aimed to achieve the preparation of cold atoms and to measure the temperature to reach the expected temperature of 30 micro-Kelvin under optical molasses state. Currently, the lowest temperature we can achieve for atoms in our trap is 82.5 micro-Kelvin.

Abstract: ในวิทยานิพนธ์นี้ เราศึกษารูปแบบการกักอะตอมรูบิเดียมบนชิ้นส่วนอะตอมชิป การจะกักอะตอมรูบิเดียมด้วยชิ้นส่วนอะตอมชิปนั้น อะตอมต้องเย็นพอเพื่อที่จะสามารถถูกกักด้วยสนามแม่เหล็กได้ อะตอมรูบิเดียมเย็นเริ่มต้นถูกเตรียมด้วยวิธีการกับดักแม่เหล็กเชิงแสงที่มีอุหภูมิหลักร้อยไมโครเคลวิน หลังจากนั้นเราใช้ออปติคอลโมลาสเซสเพื่อให้ได้อะตอมรูบิเดียมที่มีอุณหภูมิประมาณ 30 ไมโครเคลวิน ด้วยอุณหภูมิอะตอมเท่านี้จะสามารถกักด้วยสนามแม่เหล็กที่มีเกรเดียน 20 เกาส์ต่อเซนติเมตร และเนื่องจากอะตอมชิปถูกวางอยู่นอกเซลล์สุญญากาศทำให้ต้องทำการเลื่อนอะตอมโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นระยะทางประมาณ 2 เซนติเมตรเพื่อให้อะตอมเลื่อนเข้าใกล้พื้นผิวของอะตอมชิปในระยะประมาณ 7 มิลลิเมตร โดยค่าสนามแม่เหล็กในระบบได้จากการจำลองด้วยโปรแกรม COMSOL Multiphysics หลังจากนั้นศึกษาประสิทธิภาพการกักอะตอมของสนามแม่เหล็กที่สร้างจากอะตอมชิป โดยจำลองให้อะตอมมีการแจกแจงแบบเกาส์เซียนโดยเป็นไปตามอุณหภูมิของอะตอมที่สมดุลความร้อน ผลของการจำลองเราสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่ปรับค่าได้ตามที่ต้องการและสามารถกักอะตอมที่ระยะห่าง 7 มิลลิเมตรได้เป็นเวลา 100 มิลลิวินาทีและได้ประสิทธิภาพร้อยละ 65 ทั้งนี้ในการทดลองจริง เราสามารถเตรียมอะตอมเย็นที่อุณหภูมิประมาณ 82.5 ไมโครเคลวินในสภาวะออปติคอลโมลาสเซส

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Narupon Chattrapiban

Role: advisor

Name: Nithiwadee Thaicharoen

Role: advisor

Created: 2024

Modified: 2024-12-15

Issued: 2024-12-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Physics

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	640531049.pdf	42.7 MB

ใช้เวลา

0.023598 วินาที