Ab-initio quantum phase diagrams of ultracold atomic gases in optical lattices [Elektronische Ressource] / von Felix Schmitt

Ab-Initio Quantum Phase Diagramsof Ultracold Atomic Gasesin Optical LatticesVom Fachbereich Physikder Technischen Universita¨t Darmstadtzur Erlangung des Gradeseines Doktors der Naturwissenschaften(Dr. rer. nat.)genehmigteDissertationvonDipl.-Phys. Felix Schmittaus Seeheim-JugenheimDarmstadt 2009D17Referent: Prof. Dr. Robert RothKorreferent: Prof. Dr. Jochen WambachTag der Einreichung: 13. 10. 2009Tag der Pru¨fung: 04. 11. 2009ZusammenfassungUltrakalte atomare Gase in optischen Gittern bieten einen einzigartigen Rahmenfurdas¨Studium von Quantenpha¨nomenen in stark korrelierten Systemen. Jenseits der pr¨azisenKontrolle u¨ber die Parameter im Experiment, ko¨nnen diese Experimente durch ein fun-damentalesModellderFestkorperphysikbeschriebenwerden.FurdiebosonischeVersion¨ ¨dieses Modells, das sogenannte Bose-Hubbard-Modell, wurde ein Phasenu¨bergang voneinem Superfluid zu einem Mottisolator theoretisch vorhergesagt und spa¨ter in einem87ultrakalten Gas aus Rb Atomen in drei- und eindimensionalen optischen Gittern ex-perimentell nachgewiesen. Neben homogenen optischen Gittern konnen auch komplexe¨Gittertopologien wie Zweifarb-Supergitter realisiert werden. Diese fu¨hren zu einem fa-cettenreichen Phasendiagramm, in dem exotische Phasen wie das Bose-Glas auftreten.