Die Fähigkeit, kalte Moleküle mit hoher räumlicher Dichte herzustellen, eröffnet völlig neuartige Möglichkeiten in diversen Forschungsdisziplinen. Die direkte Anwendung der sehr erfolgreichen Kühl- und Fallen-Techniken für Atome auf Moleküle ist bisher nicht möglich. Nicht-resonantes Laserkühlen mit Hilfe optischer Resonatoren (Cavity Kühlen) eröffnet eine neue Perspektive kalte Moleküle herzustellen. Im Prinzip ist diese Methode auf jedes polarisierbare Teilchen anwendbar, welches das Kühllicht bei der gewählten Wellenlänge zwar streut, aber möglichst wenig absorbiert.
Die Verwendung von nicht-resonantem Licht
resultiert zum einen in einer \break schwachen Absorption, zum anderen
in einer schwachen Kopplung zwischen \break
Molekül und elektrischem Feld. Erreicht man jedoch
eine kritische Laserleistung und molekulare Teilchendichte, so kann die schwache
Molekül-Feld Kopplung ausgeglichen werden. Nichts desto weniger stellt das Cavity-Kühlen von Molkülen eine große Herausforderung dar. Bis heute konnte noch keine (Cavity-) Laser-Kühlmethode auf irgendein
Molekül erfolgreich angewendet werden.
Das Ziel dieses Experiments ist es, Moleküle zum allerersten
Mal mit Hilfe von Licht zu kühlen. Durch Nutzung der vorteilhaften Eigenschaften eines Molekularstrahls, der verbesserten Molekül-Feld Kopplung
in einem Resonator mit \break hochgradig entarteter Modenstruktur und der Verstärkung des Laser-Pumpfeldes in einer zweiten high-finesse Cavity ist dieses lang ersehnte Ziel durch diese Diplomarbeit in experimenteller Reichweite.
Bisher wurde der gesamte Versuch geplant und aufgebaut. Die zwei high-finesse Resonatoren wurden hergestellt und charakterisiert, die Vakuum-Kammer, die darin enthaltene Molekül-Quelle und Detektion sind voll funtkionstüchtig und das optische Setup ist justiert. Somit können die ersten Messungen dieser neuartigen Kühlmethode für Moleküle beginnen.The ability to provide dense samples of cold molecules offers great opportunities in various different research fields. Unfortunately, the successful techniques available for cooling and trapping of atoms cannot be applied to molecules. Off-resonant cavity cooling is a very promising candidate to cool molecules even to ultracold temperatures. This method can be, in principle, applied to every polarizable particle, which is non-absorptive at the wavelength that is used.
Using off-resonant light results in low absorption, but also in weak molecule-field coupling. Fortunately, above a critical laser intensity threshold the low coupling can be compensated by a high particle density. Nevertheless, the requirements for cavity cooling of molecules are challenging. Until now (cavity assisted) laser cooling of molecules has not been realized for any molecular species anywhere in the world.
The aim of this experiment is to achieve the first optical cooling of molecules ever. By utilizing the features of a molecular beam, by enhancing the molecule-field coupling in a highly degenerate cavity mode structure and by amplifying the pump laser in a second high-finesse cavity this major goal has come into the reach based on the present Diploma thesis.
By now the whole experiment has been designed and constructed. The high-finesse cavities have been manufactured and characterized, the vacuum chamber including the molecule source and detection are fully functional and the optical setup is aligned. Therefore the first experiments exploring this novel molecular cooling scheme are about to begin
