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Item Collective effects in light scattering from cold strontium clouds(2016-06-20) Moriya, Paulo HisaoA cold atomic cloud is a versatile object, because it offers many handles to control and tune its properties. This facilitates studies of its behavior in various circumstances, such as sample temperature, size and density, composition, dimensionality and coherence time. The range of possible experiments is constrained by the specifications of the atomic species used. In this thesis presents the work done in the experiment for laser cooling of strontium atoms, focusing on its stability, which should provide cold and ultracold samples for the study of collective effects in light scattering. From the initial apparatus, innumerous changes were performed. The vacuum system got improved and now reached lower ultra high vacuum due to the pre-baking done to its parts and adding a titanium-sublimation stage. The quadrupole trap were improved by the design and construction of a new pair of coils. The stability of the blue, green and red laser systems and the loss prevention of laser light were improved, giving rise to a robust apparatus. Another important point is the development of homemade devices to reduce the costs and to be used as a monitor of different parts of an cold atoms experiment. From this homemade devices, we could demonstrate a dramatic linewidth narrowing by injection lock of an low cost 461 nm diode laser and its application to our strontium experiment. In the end, this improved experimental apparatus made possible the study of a new scattering effect, the mirror assisted coherent back-scattering (mCBS).Item Metrologia de tempo e frequência: relógio de feixe de césio e chafariz com átomos frios(2014-10-20) Silva, Flavio Teles Carvalho daEsta tese faz parte de um programa de estabelecimento de metrologia científica de tempo e frequencia no Brasil. Com este objetivo, estamos desenvolvendo dois padrões de frequência atômicos: um feixe térmico de 133Cs bombeado opticamente, em funcionamento, e outro de átomos frios, em fase de conclusão. Para caracterizarmos o relógio de feixe, realizamos a medida de sua razão sinal ruído, do perfil de velocidade do feixe térmico e dos deslocamentos de frequências presentes neste padrão. A estabilidade de frequência de curto período medida neste relógio e de σ(τ) =(1.78x10-11) x τ-1/2 . O processo de construção de relógio de átomos frios (sistemas de vácuo, sistema de controle, cavidade e sintetizadores de microondas) é apresentado em detalhesItem Aprisionamento simultâneo de sódio-potássio e estudos colisionais(2014-08-21) Dahmouche, Monica SantosNeste trabalho reportamos a produção da primeira armadilha magneto-ótica que confina simultaneamente duas espécies atômicas distintas: Sódio e Potássio. Para podermos realizar este aprisionamento, foi necessário vencer algumas dificuldades técnicas que justificam, inclusive, a escolha dos elementos utilizados. Nossa armadilha também foi utilizada para realizar o primeiro estudo de colisões frias entre átomos de espécies diferentes. Experimentalmente, as informações sobre essas colisões são obtidas através da medida da dinâmica de perdas da armadilha de S6dio em presença e ausência de átomos frios de Potássio. Observamos que o efeito de colisões heteronucleares e dez vezes menor do que as homonucleares. Esta diferença já era esperada devido ao menor alcance dos potenciais de interação entre átomos no caso de espécies distintas. Nossos resultados são comparados a uma teoria semi-clássica simples e se encontram em bom acordo com as previsões. Introduzimos uma nova técnica que consiste em mudar repentinamente a intensidade do laser aprisionador e observar a variação do número de átomos aprisionados. Medimos a taxa de perdas por colisão entre átomos de Potássio frios como função da intensidade do laser aprisionador. Essa técnica nos permite alcançar o regime de baixas intensidades, inclusive abaixo da intensidade de saturação, sem as limitações da técnica tradicional. Aplicamos essa técnica ao aprisionamento simultâneo e medimos a taxa de perdas por colisão do sódio na presença e ausência de potássio. Com essa medida somos capazes de estimar a seção e choque entre sódio e potássio ambos no estado fundamentalItem Medidas das constantes de mola, de amortecimento e da temperatura para átomos aprisionados e para uma de suas variantes espaciais(2014-05-13) Araujo, Maria Tereza deDevido à necessidade de caracterizar as armadilhas magneto-ópticas (AMO), as quais fornecem amostras densas de átomos frios, e de extrema importância o conhecimento dos valores das constantes mecânicas k e β inerentes ao movimento harmônico super amortecido dos átomos nestas armadilhas. Neste trabalho, obtivemos estas constantes usando a técnica que aplica uma oscilação forçada aos átomos aprisionados através de um pequeno campo magnético oscilante adicional de forma a não perturbar o aprisionamento. Fizemos um estudo destas constantes como função de alguns parâmetros inerentes ao aprisionamento, como por exemplo: intensidade dos feixes laser, gradiente de campo magnético e dessintonia. A manipulação de átomos aprisionados, obtida através da observação de diversas estruturas espaciais dos mesmos, mostra um certo controle sobre estes átomos e a obtenção de valores para a temperatura dos átomos nestas estruturas, permite uma maior compreensão do mecanismo de aprisionamento. Nos detivemos então, na medida da temperatura dos átomos aprisionados em estrutura espacial do tipo anel além de propor um modelo teórico simples capaz de justificar os resultados obtidos.Item Construção e avaliação de um relógio de césio(2014-02-21) Silva, Flavio Teles Carvalho daEste trabalho trata das etapas de construção do primeiro relógio atômico brasileiro, de seu principio de funcionamento e de uma avaliação primária do seu desempenho. Descrevemos a montagem e os equipamentos utilizados na parte mecânica, óptica e eletrônica. Utilizando um método primário de avaliação determinamos a precisão do relógio como sendo aproximadamente 1 parte em 109Item Dinâmica de um vórtice num condensado de Bose-Einstein em expansão livre(2011-09-02) Teles, Rafael PoliseliNo presente trabalho, estudamos o comportamento de um Condensado de Bose-Einstein contendo um vórtice tipo linha aprisionado, e durante o vôo livre. Desta maneira foi feito a analise da velocidade de expansão do aspect ratio da nuvem para três formatos de armadilhas, as quais são potenciais harmônicos sem rotação, incluindo a comparação entre a velocidade de expansão do raio da nuvem e do núcleo do vórtice. Vimos que a precessão do vórtice pode independer de um potencial com rotação, sendo diretamente relacionada com a densidade da nuvem atômica. Ao supor um Condensado com um vórtice não-fundamental e estável obtemos uma possível descrição do aspect ratio da nuvem, como uma aproximação para uma rede de vórtices; utilizando apenas de um método semi-analítico.Item Construção de um detector tipo catodo quente para detecção de átomos neutros e aplicação no estudo de deflexão de feixes atômicos por luz(2014-05-13) Oliveira, Henrique Barcellos deUm detector de catodo quente é construído. As características de operação foram medidas e estabelecido o ponto ótimo de operação na detecção de átomos de sódio. Uma aplicação do detector desenvolvido foi feita com experimentos de deflexão de feixe atômico por luz. Os casos para deflexão por onda caminhante e onda estacionária foram investigados. A dependência com a dessintonia entre a freqüência do laser ω∫ e a freqüência da transição 3S1/2 (F=2, m=2) → 3P3/2 (F=3, m=3) do átomo de sódio foi analisada para todos os casos.Item Configurações espaciais para um átomo de dois níveis em armadilhas magneto-óticas: estruturas em anéis(2014-05-13) Faria, Carla Figueira de MorissonO principal objetivo deste trabalho e investigar teoricamente a variação de uma possível distribuição espacial para átomos de sódio confinados em uma armadilha magneto-ótica, quando os feixes laser aprisionantes nas direções x e y acham-se desalinhados formando um caminho fechado. Utilizamos um tratamento bastante simplificado, baseado em simulação numérica, no qual estes átomos são considerados como sistemas de dois níveis, observando estruturas em forma de anéis sem a necessidade de levar em conta efeitos coletivos. Este fato confirma os resultados experimentais obtidos por nosso grupo, onde os raios destas estruturas são independentes do número de átomos aprisionados. As simulações mostram efeitos de desbalanço de intensidade, falta de paralelismo e outros na distribuição em anel formada pelos átomos.