Ultracold atoms inside an optical high-Q ring cavity : collective atomic recoil lasing and superradiant Rayleigh scattering

In dieser Arbeit ist es zum ersten Mal gelungen, ein Bose-Einstein Kondensat in einen optischen Resonator zu bringen. Durch die Kopplung der atomaren Bewegung durch im Resonator umlaufende Lichtfelder kann es zu einem kollektiven Verhalten der Atome und zur Ausbildung von Instabilitäten kommen. Diese Arbeit berichtet von der Beobachtung zweier kollektiver Phänomene, nämlich CARL (kollektiver atomarer Rückstoß Laser) und SRyS (superradianter Rayleigh Streuung). Es konnte gezeigt werden, dass die beiden Phänomenen auf dem selben Prinzip beruhen, aber in verschiedenen Parameterbereichen ablaufen. Ausserdem wurde gezeigt, dass die Phänomene auf dem kooperativen Verhalten der Atome, aber nicht auf quantenstatistischen Effekten beruhen.This work shows the first observation of a Bose-Einstein Condensate inside an optical high-Q ring cavity. Light-fields inside the cavity are able to couple the atomic motion. This leads to a collective behavior and to the formation of instabilities. This work reports on the observation of two collective phenomena called CARL (Collective Atomic Recoil Lasing) and SRyS (Superradiant Rayleigh Scattering). It could be shown that both phenomena are based on the same principle, but occur in different regimes. It could also be shown that the phenomena rely on cooperativity but not on the quantum statistics of the atoms