Ποσοτικοποίηση θερμικού νέφους χαμηλής θερμοκρασίας για την παραγωγή συμπυκνώματος Bose-Einstein σε μαγνητική παγίδα τύπου Ioffe-Pritchard - Χριστοδούλου, Παναγιώτης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2015)
Από τα πρώτα κιόλας χρόνια της πραγματοποίησης του συμπυκνώματος Bose-Einstein (BEC) μέχρι σήμερα, υπήρξαν υπεράριθμες προσπάθειες να υλοποιηθούν BECs με όσο το δυνατόν μεγαλύτερο αριθμό ατόμων. Παρόλο το μεγάλο ενδιαφέρον, μέχρι σήμερα υπήρξε δύσκολο να βρεθούν οι κρίσιμες παράμετροι για τη μεγιστοποίηση του αριθμού των συμπυκνωμένων ατόμων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η βελτιστοποίηση βασίζεται σε πειραματικές δοκιμές και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται παραμένουν δίχως να περιγραφούν. Σε άλλες περιπτώσεις, οι ερευνητές κάνουν χρήση της πυκνότητας χώρου φάσης (phase-space density) ως την παράμετρο για αυτήν τη βελτιστοποίηση, η οποία στην πραγματικότητα δεν είναι ο κατάλληλος παράγοντας για την μεγιστοποίηση του αριθμού των ατόμων. Η εργασία αυτή παρουσιάζει τη θεωρητική παραγωγή μιας παραμέτρου, την οποία θα ονομάσουμε Παράγοντα Ποιότητας, για τη βελτιστοποίηση του αριθμού των συμπυκνωμένων ατόμων βασιζόμενη στις θεωρητικές αρχές της ψύξης με χρήση laser και της μαγνητο-οπτικής παγίδευσης καθώς επίσης και της μαγνητικής παγίδευσης και της ψύξης με εξάτμιση σε μία παγίδα του τύπου Ioffe-Pritchard. Η εξαχθείσα παράμετρος λειτουργεί με τον επιθυμητό τρόπο μόνο στην περίπτωση αυτής της παγίδας, καθώς στη διαδικασία παραγωγής της λάβαμε υπόψη μας τη συγκεκριμένη συμπεριφορά της και τη μορφή του δυναμικού που αυτή παρέχει. Παρόλα αυτά, οι βασικές ιδέες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή παρόμοιας παραμέτρου και για διαφορετικές παγίδες. Οι ιδιότητες του Παράγοντα Ποιότητας τον καθιστούν μοναδικό για τους σκοπούς μας. Η αύξουσα εξάρτηση του από τον αριθμό των ατόμων στο συμπύκνωμα τον καθιστά κατάλληλο για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας που οδηγεί στο συμπύκνωμα. Η σταθερή του τιμή καθόλη τη διαδικασία της μαγνητικής παγίδευσης και της εξάτμισης τον καθιστούν υπεύθυνο για την ποσοτικοποίηση του θερμικού νέφους. Η ικανότητα του νέφους να συνεισφέρει μεγάλα συμπυκνώματα εκφράζεται από την τιμή αυτού του παράγοντα. Η ανεξαρτησία του από τις παραμέτρους που καθορίζουν την παγίδα (πάντα έχοντας στο μυαλό ότι πρόκειται για τύπου Ioffe-Pritchard) τον κάνουν έναν γενικό παράγοντα για σύγκριση των διάφορων νεφών στο ίδιο στάδιο του πειράματος, σε διαφορετικά στάδια και σε διαφορετικά εργαστήρια. Η εξαγωγή της παραμέτρου ακολουθείται από την πειραματική επιβεβαίωση των ιδιοτήτων της που επιβεβαιώνουν τη χρησιμότητά της, καθώς κι από αποτελέσματα της χρήσης αυτής στο πείραμα. Παρουσιάζονται αποτελέσματα για την ποσοτικοποίηση του νέφους, για την πρόβλεψη του κρίσιμου αριθμού των ατόμων κατά την εμφάνιση του συμπυκνώματος ακόμα κι από τα πρώτα στάδια της διαδικασίας, για τη βελτίωση ή ακομα και τη βελτιστοποίηση των διάφορων σταδίων.