Diese Simulation stellt auf sehr vereinfachte Weise den Betrieb einer magnetooptischen Falle dar, um Atome einzufangen und auf eine Temperatur von einigen Millikelvin abzukühlen. Das Modell basiert auf einem Ensemble nichtwechselwirkender Gase, die den Kräften von sechs Lichtstrahlen ausgesetzt sind, von denen drei gegenläufige Paare sind. Die Simulation wird dreidimensional durchgeführt, es werden jedoch nur die Projektionen von Positionen und Geschwindigkeiten auf der $xz$-Ebene gezeigt.

Tasten:

• Startet die Simulation neu.
• Konfiguriert andere Fallenparameter: Laserverstimmung, Magnetfeldintensität, Anzahl der Atome, wahrscheinlichste Geschwindigkeit (das die Anfangstemperatur der Probe reguliert) und die Masse der Atome.
• Laser: Schaltet die Lichtstrahlen ein und aus.
• Magnetfeld: Schaltet das vom Helmholtz-Spulenpaar erzeugte Magnetfeld ein und aus.

Die Kraft in der $j$-Richtung, die aufgrund des Strahlpaares in dieser Richtung auf die Atome ausgeübt wird, ist gegeben durch

$$ F_j = F_j^+ + F_j^-, $$

Wo

$$ F_j^\pm = \pm \hslash k \dfrac{\gamma_{22}}{2} \times $$ $$ \times \dfrac{ I/I_0 }{ 1 + I/I_0 + 4(\delta \mp kv_j \mp \beta_j r_j)^2/\gamma_{22}^2 }. $$

$\gamma_{22}$ ist die Geschwindigkeit des spontanen Zerfalls von Atomen vom Zustand |2⟩ in den Zustand |1⟩, $k$ ist die Wellenzahl, $I$ ist die Intensität des Laserstrahls, $I_0$ ist die Sättigungsintensität des Übergangs |1⟩ - |2⟩, $\delta$ ist die Laserverstimmung bezüglich der Übergangsresonanz, $v$ ist die Geschwindigkeit des Atoms und $\beta_j$ wird durch definiert

$$ \beta_j = \dfrac{g\mu_B}{\hslash} \dfrac{\partial B_j}{\partial j}. $$

$g$ ist der gyromagnetische Faktor, $\mu_B$ ist das Bohr-Magneton und $B_j$ die $j$-Komponente des vom Helmholtz-Spulenpaar erzeugten Magnetfeldes.

Die Dynamik von Atomen basiert auf dem zweiten Newtonschen Gesetz und einer Zufallsvariablen $\epsilon = 0,5$ m/s wurde hinzugefügt, um die zufälligen Schwankungen der Atomgeschwindigkeiten aufgrund spontaner Emissionen zu simulieren:

$$ v(t) \rightarrow v(t) + \epsilon. $$

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