KIP-Veröffentlichungen

Diese Arbeit behandelt das vielältige Zusammenspiel von linearer Kopplung und nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen zwei Komponenten eines elongierten Bose-Einstein Kondensats von 87 Rb. Im Grenzfall starker linearer Kopplung erzeugen wir sogenannte ’dressed states’ und untersuchen die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Dabei zeigen wir, dass die Mischbarkeit von ’dressed states’ entgegengesetzt der von atomaren Zuständen ist. Im Falle gleich großer charakteristischer Energien von Wechselwirkung und Kopplung findet ein Quantenphasenübergang von mischbar zu nicht mischbar statt. Wir untersuchen die Antwort des Systems auf plötzliche Parameteränderungen in der Nähe des kritischen Punktes anhand des Verhaltens von Spinkorrelationen. Dabei zeigt sich ein Potenzgesetz im Skalieren der charakteristischen Längenskalen auf beiden Seiten des Phasenübergangs, wobei die Exponenten mit der Vorhersage der Molekularfeldnäherung übereinstimmen. Auf der mischbaren Seite wird ein zeitliches Skalierungsverhalten in Übereinstimmung mit der Vorhersage der Bogoliubov-Theorie beobachtet. Zusätzlich präsentieren wir experimentelle Ergebnisse zu langsamen Rampen in der Nähe des kritischen Punktes. Die gute Kontrolle über die Amplitude und Phase des linearen Kopplungsfeldes schafft neue Möglichkeiten, die Eigenschaften von Phasenübergängen sowohl im dynamischen Fall als auch unter Gleichgewichtsbedigungen zu untersuchen.

In this work we experimentally study the rich interplay of a linear coupling and non-linear interactions between the two components of an elongated Bose-Einstein condensate of 87Rb. In the limit of strong linear coupling we generate dressed states and explore the effective interactions between them. We find that the miscibility of dressed states is opposite to that of the atomic states. If the characteristic energies of interactions and linear coupling are equal they give rise to a miscible-immiscible quantum phase transition. We study the linear response of the system to sudden quenches in the vicinity of the critical point by analyzing spin correlations in the system. A power law scaling of the characteristic length scales is observed on both sides of the phase transition and the scaling exponents agree with the mean field prediction. Temporal scaling is found on the miscible side in agreement with a prediction based on Bogoliubov theory. In addition, experimental results for finite-time quenches through the critical point are presented. The good control over amplitude and phase of the linear coupling field offers new possibilities for the study of both equilibrium and dynamical properties of phase transitions.