Diseño y caracterización de un enfriador de átomos de tipo “desacelerador Zeeman”

Abstract

Nosotros presentamos un método que utiliza simultáneamente dos modelos matemáticos, con el objetivo de optimizar el diseño de un desacelerador Zeeman, con miras a la implementación de átomos ultrafríos a la física del estado solido. Proponemos la implementación novedosa de una simulación por medio de elementos finitos con la cual es posible predecir con mucha precisión el perfil de intensidad del campo magnético generado por el diseño realizado. Al poder predecir el comportamiento del desacelerador Zeeman se adquiere un mayor control, a partir del cual es posible optimizar las diferentes variables experimentales. El método propuesto es aplicado para el diseño y construcción de un desacelerador Zeeman solenoidal de tipo “Spin Flip” para átomos de estroncio. El perfil de intensidades de campo magnético generado por el desacelerador Zeeman construido concuerda con el perfil de intensidades de campo magnético necesario para el enfriamiento de átomos de estroncio y tiene además la ventaja que la intensidad de campo magnético tiende a cero en los extremos. Ambas condiciones permiten incrementar la cantidad de átomos enfriados y atrapados.

We report on an investigation of a method that applies simultaneously two different mathematical models in order to optimize the design of a Zeeman Slower towards the implementation of ultra cold atoms in solid state physics. We introduce the implementation of a finite element simulation that allows us to predict with great accuracy the magnetic field intensity profile generated by the proposed design. Through the prediction of the behavior of the Zeeman Slower a greater control is acquired, which allows the optimization of the different experimental variables. We applied the method in the design of a multilayer solenoidal “Spin-Flip” Zeeman Slower for strontium atoms. The magnetic intensity profile generated by the Zeeman Slower is in agreement with the magnetic field strength profile necessary for the atom cooling and tends to zero in both end sides. The latter terms are essential in order to optimize the amount of trapped and cooled atoms.