Control of ustracold gases in tight waveguides

Resumen

La presente tesis describe operaciones elementales en el control dinámico de gases ultrafríos confinados en guías de ondas angostas. En una primera parte de la tesis se presenta una teoría que describe con éxito la dinámica de láseres atómicos guiados, que son los análogos materiales de los láseres convencionales. Para tales sistemas se predice la aparición de la difracción en el tiempo que gozando de un gran interés desde un punto de vista fundamental, resulta un inconveniente para las aplicaciones en litografía. La resolución de esta confrontación es solventada describiendo como el encendido suave de un láser atómico permite estabilizar su perfil de densidad durante un intervalo de tiempo controlable. Una segunda parte de la tesis ataca problemas abiertos en la dinámica de muchos cuerpos cuya resolución por el autor ha sido reconocida ya por la comunidad científica internacional. Explotando la dualidad de Bose-Fermi exclusiva de los gases ultrafríos en una dimensión, se han presentado resultados de gran relevancia para los experimentos en el campo, caracterizando distintos procesos dinámicos como son la expansión libre, el decaimiento por tuneleo. Además se ha presentado una técnica para crear estados cuánticos con un número bien definido de partículas, indicando cómo mejorar los resultados experimentales realizados en la university of Tesas en Austin, cuyo éxito se limitó a la preparación de gases con estadística sub-Poissoniana. Este resultado es clave para la creación de interferómetros de mayor precisión. La tesis incluye precisamente combinando los resultados anteriores y generalizando l teoría de un sistema de muchos cuerpos con estructura interna e interacciones fuertes, en el campo de la metrología. De esta forma se describe como en un interferómetro Ramsey, elemento clave de un reloj atómico, se pueden utilizar las propiedades ventajosas de los gases ultrafríos en el régimen de Tonks, en contrasto con los condensados de Bese-Einstein en los cuales la interacción de campo medio empeora el patrón de interferencia y la precisión del correspondiente reloj.