Interakce částice s atomy v optické mřížce.

• Thesis title in Czech: Interakce částice s atomy v optické mřížce.
• Thesis title in English: Particle interaction with atoms in optical lattice
• Key words: Teorie rozptylu, optické mřížky, atomová fyzika.
• English key words: Scattering theory, optical lattices, atomic physics.
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Theoretical Physics (32-UTF)
• Supervisor: doc. RNDr. Martin Čížek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 26.01.2016
• Date of assignment: 26.01.2016
• Confirmed by Study dept. on: 29.01.2016
• Date and time of defence: 13.09.2016 00:00
• Date of electronic submission: 28.07.2016
• Date of submission of printed version: 28.07.2016
• Date of proceeded defence: 13.09.2016
• Opponents: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D.

Guidelines

Cílem práce je provést modelový výpočet odtržení elektronu od aniontu při interakci s neutrálními atomy v optické mřížce. Student musí zkombinovat teorii asociativního odtržení a teorii interakce neutrálních atomů v optické mřížce. Protože jde o bakalářskou práci provede vše v rámci jednoduchých modelů. Konkrétně:
1) Student prostuduje problematiku interakce atomů v optických mřížkách.
2) Naučí se provádět výpočty pásové struktury pro pohyb částice v periodickém potenciálu.
3) Prostuduje popis odtržení elektronu pomocí lokálního komplexního potenciálu.
4) Zkombinuje oba modely a provede výpočet pohybu částice v periodickém komplexním potenciálu.
5) Interpretuje výsledky z hlediska možné aplikace modelu na reálný fyzikální systém.
Práce vyžaduje rychlé nastudování uvedených modelů a provádění jednoduchých numerických výpočtů. Student se seznámí s několika modely používanými v atomové fyzice a fyzice kondenzovaného stavu a naučí se používat jednoduché modely k pochopení složitější reality.

References

[1] G. Grynberg, C. Robilliad: Cold atoms in dissipative optical lattices. Physics Reports. Volume 355, 2001, 335–451.
[2] I. Bloch: Ultracold quantum gasses in optical lattices. Nature Physics. Volume 1, 2005, 23-30.
[3] J. J. Sakurai: Modern Quantum Mechanics. Addison-Wesley 1994.
[4] Press, Teukolsky, Vetterling, Flannery: Numerical Recipes.
[5] J. Dvořák: Elementární atomové srážkové procesy v raném vesmíru. Bakalářská práce. MFF UK Praha 2015.
[6] M. Čížek, J. Horáček, W. Domcke: Nuclear dynamics of the H2- collsion complex beyond the local complex approximation... J. Phys. B 31, 1998, 2571-2583.

Preliminary scope of work

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 je 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 stacionární Schrodingerovy rovnice v jednorozměrném periodickém komplexním potenciálu a fyzikální interpretaci výsleků.

Práce je vhodná především pro studenty, kteří chtějí pokračovat ve studiu magisterských oborů teoretická fyzika, matematické modelování, biofyzika a chemická fyzika nebo jaderná a subjaderná fyzika.

Preliminary scope of work in English

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 one dimensional stationary Schrodinger equation in one dimensional periodic complex potential.