論文の概要: Investigation of the benefits and disadvantages of using double-pair anti-Helmholtz coils in BEC-producing MOT setups and optimizing their design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.23874v1
- Date: Mon, 29 Dec 2025 21:31:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.22274
- Title: Investigation of the benefits and disadvantages of using double-pair anti-Helmholtz coils in BEC-producing MOT setups and optimizing their design
- Title（参考訳）: BEC生成MOTにおける二重対反ヘルムホルツコイルの利点と欠点の検討と設計の最適化
- Authors: Şenol Tarhan, Gabriel Goetten de Lima,
- Abstract要約: 本研究は、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の製造に用いられる磁気光学トラップ(MOT)システムについて検討した。
本研究における主な課題は、従来の単対対反ヘルムホルツコイル構成の幾何学的制限に関するものである。
この制限を克服するため、二重対反ヘルムホルツコイル構成の使用について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This work has investigated the Magneto-Optical Trap (MOT) system used to produce Bose-Einstein Condensate (BEC). A primary challenge addressed in this study concerns the geometric limitations of traditional single-pair anti-Helmholtz coil configurations, where the magnetic field peaks occur outside the accessible inter-coil region. To overcome this limitation, we have explored the use of double-pair anti-Helmholtz coil configurations that create well-shaped magnetic field potentials centered at the experimentally accessible $z=0$ location. This investigation encompasses the three sequential processes of atom cooling: cooling in a linear external magnetic field through Doppler cooling, cooling in a well-shaped magnetic field through trapping, and evaporative cooling of atoms to achieve sub-microkelvin temperatures. Through theoretical analysis and numerical simulation, we have determined optimal geometric parameters for the coil configuration and operational parameters including laser detuning, saturation intensity, and initial atom populations for ${}^{87}\text{Rb}$ BEC production. The results indicate that with the optimized configuration, the system can achieve final temperatures of approximately $T_f \sim 60\,\mathrm{nK}$ and produce condensate populations of $\sim 10^5$ atoms with a mean density of $n_0 = 4.9 \times 10^{15}\,\mathrm{m}^{-3}$, providing systematic design guidance for experimental BEC systems
- Abstract（参考訳）: 本研究は、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の製造に用いられる磁気光学トラップ(MOT)システムについて検討した。
本研究で論じる主な課題は、従来の単対対反ヘルムホルツコイル構成の幾何学的制限であり、磁場ピークはコイル間領域の外側で発生する。
この制限を克服するために、実験的にアクセス可能な$z=0$位置を中心とする形状の磁場電位を生成する二重対反ヘルムホルツコイル構成法について検討した。
本研究は, ドップラー冷却による線状外磁場の冷却, トラップによる円錐磁場の冷却, サブミクロケルビン温度を達成するための原子の蒸発冷却の3つの連続的なプロセスを含む。
理論的解析と数値シミュレーションにより, コイル構成の最適パラメータと, レーザデチューニング, 飽和強度, 初期原子集団などの操作パラメータを${}^{87}\text{Rb}$ BEC生成に対して決定した。
最適化された構成により、システムは、約$T_f \sim 60\,\mathrm{nK}$の最終的な温度を達成でき、平均密度が$n_0 = 4.9 \times 10^{15}\,\mathrm{m}^{-3}$の縮合原子を生産し、実験的なBECシステムのための体系的な設計ガイダンスを提供する。
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