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光トラップ中での
ボース凝縮体の運動
学習院大学 物理学科 平野研究室
菊地夏紀
概要
磁気トラップで生成したBEC（ボースアインシュタイン
凝縮）を光トラップに移した実験である。
光トラップに移されたBECは、トラップの中で拡散し
波のようなモードを形成した。
私はこの現象のメカニズムを研究した。
まだはっきりと原因がわかっていない。
光トラップ
スピンによらず
トラップ可能
BECを光トラップ
ポテンシャルが
電場強度に比例する
r
最大強度の所に
トラップ可能
r
2w0
2w
zz
ポテンシャル
U dip 
I G (r)
d


U0
2r
=
EXP- 2
2
2 
1 + ( z / zr )
 wo {1 + ( z / zr ) } 
2
実験方法１
①
②
③
④
BEC
G
① 磁気トラップの中でBECを生成する
② ゆっくりとレーザーを重ねる
③ 光だけによるトラップ
④ 自由落下させて、共鳴光を入れ
吸収イメージング
Resonant beam
実験データ ~ トラップタイムの時間発展
Parameter Time of Fright 17ms , Laser Power ~11mW,
beam waist 10.5 mm, Ramp up time 300ms
1.6mm
30ms
80ms
90ms
100ms
110ms
40ms
110ms
50ms
120ms
120ms
130ms
130ms
10ms
20ms
60ms
70ms
G
光トラップ中での時間変化
トラップタイム変化を変化させたデータ
0ms
20ms
40ms
60ms
2.5mm
光トラップの閉じ込めが弱い為、拡散している
重力の効果により、ポテンシャルを
合わせる事が不可能
NaよりRbは4倍ほど重い
MT ωz=2π×15 Hz
OT
ωz=2π×2.3Hz
トラップ中での振動を確かめる実験
22ms自由落下させ、落ちてきた場所の
トラップ時間による変化を調べた
振動
Picsel
[5mm/pic
]
Traptimeと重心の変化
落ちてくる場所も
振動するはず
Traptime[ms]
トラップ中での振動振幅
周期
1.0±0.3mm
～6ms
確実に存在する振動原因
③
②
X
②
③
UMT +OT)X]
2
+2gX  (X-B)
UOTX)2+2gX
 (X-C)
光トラップ
x～2π×270 Hz
磁気トラップ
x～2π×150 Hz
2
2
B
C
Z
G
Fort axial
BｰC ～ 0.81mm
実験結果 1.0±0.3mm
波のようになる原因
振動している場合を考える
振動
場所によってポテンシャルの違い
振動周期の違い
0.5mm
Trap time
70ms
周波数
270Hz
周期
3.70ms
37ms後の
周波数[Hz]
振動回数
10回
270Hz
270
260
260Hz
3.84ms
9.37回
260Hz
250
240
230
220
約2/3周期遅れる
-1000
-500
500
1000
0.5mm
モデルの提案
振動しながら広がるモデル
X
1
Z
0.5
-1000
Minimum
line
-500
500
1000
-0.5
-1
軸が傾いているモデル
BECが光トラップと軸がずれていて、
振動しながら広がるモデル
BEC
Axial
FORT
このモデルを確かめる目的の実験をしたが、結果は･･･
現在の問題点
・CCDの解像度が5μm
・片方からしかイメージングできない
・μm以下のオーダーでのレーザー制御
・相互作用がない場合の数値計算（スケールの問題）
マスマティカ→C言語へのプログラムの書き換え
まだまだがんばる