A Novel Fermionic Quantum Gas Microscope : Concept, Design and Construction

Abstract

This thesis describes a new quantum gas microscope working with ultracold fermionic 40K atoms. Using all-optical cooling techniques, the apparatus is designed to perform experiments with individual atoms in optical tweezers or ensembles cooled to quantum degeneracy. The purpose of the experiment is to gain a better understanding of strongly correlated fermionic many-body systems. The key component of the new apparatus is a microscope objective assembly located inside a UHV vacuum chamber.

In dieser Arbeit wird ein neuer experimenteller Aufbau zur ortsauflösenden Untersuchung von Systemen aus ultrakalten, fermionischen 40K Atomen vorgestellt. Der Aufbau ist darauf ausgelegt, sowohl Versuche mit einzelnen Atomen in optischen Pinzetten als auch solche mit quantenentarteten Ensembles durchzuführen. Um kurze Zykluszeiten zu ermöglichen werden dabei ausschließlich Laserkühlverfahren verwendet. Ziel dieses neuen Aufbaus sind Untersuchungen welche auf ein besseres Verständnis von stark korrelierten fermionischen Vielteilchensystemen hinwirken. Die Kernkomponente unseres neuen Apparates ist die ultrahochvakuumtaugliche Mikroskopobjektiv-Baugruppe welche sich im Inneren der Vakuumkammer befindet.