Odtržení elektronu z iontu při srážce s atomy v optické mřížce.

• Název práce v češtině: Odtržení elektronu z iontu při srážce s atomy v optické mřížce.
• Název v anglickém jazyce: Electron detachment from ion colliding with atoms in optical lattice.
• Klíčová slova: Teorie rozptylu|optické mřížky|atomová fyzika.
• Klíčová slova anglicky: Scattering theory|optical lattices|atomic physics.
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Martin Čížek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Student prostuduje problematiku interakce atomů v optických mřížkách. Dále se naučí provádět výpočty rozptylu v modelu lokálního komplexního potenciálu a použije je na popis průchodu iontu nebo excitovaného atomu optickou mřížkou obsazenou neutrálními atomy. Toto práci v omezenějším rozsahu lze zapsat rovněž jako bakalářskou.

Seznam odborné literatury

Seznam literatury bude upřesněn při zadání práce. Základní informace o fyzice atomů v optických mřížkách jsou například v

[1] G. Grynberg, C. Robilliad: Cold atoms in dissipative optical lattices. Physics Reports. Volume 355, 2001, Pages 335–451.

Výběr z předchozích prací školitele o asociativním odtržení elektronu:

[2] M. Čížek, J. Horáček, W. Domcke, J. Phys. B 31 (1998) 2571-2583.
[3] S. Zivanov, M. Allan, M. Čížek, J. Horáček, F. A. U. Thiel, H. Hotop: Effects of interchannel coupling in associative detachment: Electron spectra for H+Cl- and H+Br- collisions.Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 073201, 1-4.
[4] H. Kreckel, H. Bruhns, M. Čížek, S.C.O. Glover, K.A. Miller, X. Urbain, D.W. Savin: Experimental Results for H2 Formation from H− and H and Implications for First Star Formation. Science, vol.328 iss.5987 (2010) 69-71.
[5] Miller, K. A.; Bruhns, H.; Čížek, M.; et al. :Isotope effect for associative detachment: H(D)(-)+H(D) -> H-2(D-2)+e(-)
PHYSICAL REVIEW A 86 (2012) 032714.

Předběžná náplň práce

Techniky manipulace, chytání do pastí a chlazení atomů pomocí optického pole laserů zaznamenaly prudký rozvoj v devadesátých letech. Jednou ze zajímavých aplikací je chytání atomů do optické mřížky, což periodický potenciál vytvořený stojatou elektromagnetickou vlnou. Atomy se v takové mřížce chovají podobně jako elektrony nebo kvazičástice v pevných látkách, ale jejich vlastnosti lze ladit pomocí vhodných dodatečných elektrických a magnetických polí. Taková konfigurace potom může sloužit jako modelový systém pro studium typických jevů v mnohočásticové fyzice obecně.

V této práci půjde o interakci excitovného atomu nebo iontu, který přichází do optické mřížky v níž jsou lapeny další (terčové) atomy. Při vhodné volbě atomů může dojít k uvolnění elektronu, což bylo studováno například v naší skupině pro jednotlivé terčové atomy. Cílem této práce je pokusit se zjistit co se stane, když elektron může odcházet z jednoho z mnoha terčových atomů, což může vést k novým jevům a inspirovat nové experimenty. Technicky půjde o řešení Schrodingerovy rovnice s periodickou okrajovou podmínkou a s komplexním potenciálem popisujícím odchod elektronu z mřížky. Začneme s řešením v jedné dimenzi a podle rychlosti práce se můžeme pokusit modelovat i plný 3D případ.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Techniques of manipulation, trapping and cooling of atoms in optical laser field considerably developed during nineties. One of interesting applications is trapping of atoms in optical lattice, which is periodic potential formed by electromagnetic standing wave. Atoms in such lattice behave similarly like electrons or quasiparticles in solid state, but their properties could additionally be tuned with help of auxiliary electric or magnetic fields. Such configuration is a model system convenient for study of typical phenomena in many-particle physics in general.

In this thesis we will study an interaction of excited atom or ion, which enters optical lattice in which additional (target) atoms are trapped. With proper choice of atoms, an electron can be released.
This electron detachment has been studied in our group for individual target atoms. The goal of this thesis is to attempt to model such a process with multiple target atoms, which can lead to additional phenomena. Technically the student will solve stationary Schrodinger equation with periodic boundary condition and complex potential describing the detachment of the electron. We will start with one dimensional case and if everything goes well we can also treat the full 3D case.