En el laboratorio de átomos fríos del ICN, UNAM, se han realizado importantes avances en la creación de un sistema experimental para el estudio del gas de Rydberg congelado. Los átomos de Rydberg son aquellos en los que uno o más de sus electrones han sido excitados a un estado de muy alta energía, por lo que se localizan muy lejos del carozo atómico y son muy sensibles a campos externos. Estos sistemas poseen propiedades exageradas, como prolongados tiempos de vida y fuertes interacciones interatómicas de largo alcance que pueden sintonizarse controladamente. Estas propiedades dan lugar a una rica variedad de fenómenos que resultan interesantes no sólo para la investigación en física fundamental, sino también para el desarrollo de tecnología. Actualmente, el desafío consiste en desarrollar técnicas de bajo costo, robustas y altamente eficientes para estudiar estos sistemas, comenzando desde la producción misma de los estados de Rydberg y terminando con los métodos de detección. _x000D_ _x000D_ Uno de los resultados más novedosos y representativos del avance logrado en nuestro labortorio ha sido la observación de la birrefringencia inducida en el medio atómico a causa de procesos de bombeo óptico generados por el estado de polarización de los haces de luz utilizados en la excitación de dos fotones. Al preparar el segundo fotón de la escalera en un estado de polarización circular, los perfiles de transparencia electromagnéticamente inducida en el primer fotón de la escalera, preparado con polarización lineal, dan muestas de birrefringencia cuando se analizan por separado las componentes de polarización circular que lo conforman. A causa de esto hemos registrado perfiles de dispersión que pueden ser utilizados para anclar el segundo láser de la escalera a transiciones específicas de la estructura hiperfina del estado 5 D en rubidio._x000D_ _x000D_ En este proyecto se propone continuar con el estudio de los efectos que la polarización de los haces de luz tiene en el proceso de producción de los estados de Rydberg. Se estudiará como los efectos de bombeo óptico influyen en la dinámica de las poblaciones involucradas en los procesos de excitación y a partir tanto de nuestras observaciones como de los análisis teóricos correspondientes, se diseñarán esquemas eficientes de excitación y métodos de estabilización de los láseres a referencias atómicas. De esta manera se continuará con el desarrollo de las técnicas de producción de estados de Rydberg mediante la excitación de átomos de rubidio con tres fotones, tanto a temperatura ambiente en una celda de espectroscopia, como ultrafríos en una trampa magneto-óptica. A lo largo de este proceso se estudiará una amplia variedad de fenómenos físico-cuánticos de gran relevancia en el ámbito de la óptica cuántica, como el paso adiabático estimulado Raman y el fenómeno de la transparencia inducida electromagnéticamente. Por lo tanto, el financiamiento contribuirá a la consolidación de un laboratorio de investigación que será un foco de generación de conocimiento científico básico, no sólo durante los años comprendidos en el período de financiamiento, sino sobre todo en el mediano y largo plazo. En el proyecto participarán estudiantes de licenciatura y posgrado que recibirán entrenamiento en diversas técnicas teóricas y experimentales de frontera en el área de la óptica atómica, por lo que contribuirá de manera definitiva al mejoramiento de la calidad de la educación superior en la universidad.

Se continuará con el desarrollo del sistema de imagen por absorción para la detección y caracterización de las nubes de átomos fríos. Al día de hoy se cuenta con la calibración completa del sistema de imagen y se ha desarrollado el sistema de control de la cámara CCD que permite la obtención de imágenes comandadas por computadora. A continuación se procederá a diseñar el sistema óptico para la obtención de imágenes de absorción que se incorporará al sistema experimental de átomos fríos. El control por computadora de la toma de imágenes será incorporado al sistema de control experimental._x000D_ _x000D_ Se diseñarán, construirán e incorporarán al sistema experimental fuentes de campo magnético necesarias para la cancelación de campos externos y para la generación de campos adicionales necesarios para la preparación de estados mediante el bombeo óptico o para los procesos de detección y diagnóstico. Estos sistemas también deberán de ser incorporados a los sistemas de control por computadora de nuestros experimentos._x000D_ _x000D_ Se diseñarán, construirán y caracterizarán los sistemas ópticos para la producción de átomos de Rydberg fríos. En este rubro se incorporarán el fotomultiplicador y el contador de fotones Hamamatsu que han sido adquiridos receientemente mediante otra fuente de financiamiento._x000D_ _x000D_ Creación de métodos novedosos para el anclaje del láser responsable de la generación del segundo fotón de la escalera. Estos harán uso del fenómeno de EIT y de efectos de bombeo generados mediante el control de la polarización tanto del haz de prueba como del haz de bombeo. _x000D_ _x000D_ Espectroscopía de átomos de Rydberg. Desarrollo de la infraestructura necesaria para la detección de átomos de Rydberg fríos. Esto incluye el diseño, construcción y caracterización del sistema de generación de campo eléctrico que se utilizará para la ionización de los átomos de Rydberg, así como del sistema de detección de iones. En esta parte del proyecto será de gran importancia la participación del Dr. Antonio Juárez del ICF, UNAM, por su amplia experiencia en los sistemas de detección de partículas cargadas. Cabe destacar que a raíz de esta colaboración, el channeltron con el que contamos en el laboratorio de átomos fríos del ICN ha sido recientemente puesto a prueba en los laboratorios del ICF con resultados satisfactorios. Así mismo, el Dr. Juárez nos ha ofrecido como préstamo el instrumental electrónico requerido para la detección de iones dado el caso de que no hayamos recibido el equipo propio en el momento en que nuestro sistema de detacción de iones este listo para operar. Estos son ejemplos de lo enriquecedora que resulta la participación del Dr. Juárez en este proyecto de investigación._x000D_ _x000D_ Publicación de artículos originales en revistas científicas con arbitraje estricto._x000D_ _x000D_ Graduados de licenciatura y maestría._x000D_ Los estudiantes que colaboren en este proyecto se verán beneficiados por: (i) la adquisición de habilidades en una amplia gama de técnicas experimentales propias del trabajo en laboratorios de física atómica y óptica en general, y específicamente de átomos fríos; (ii) el entendimiento de los conceptos teóricos básicos que están detrás de los experimentos propuestos. Entre las técnicas experimentales resaltan el alto vacío, la óptica de láseres, la espectroscopía láser, los métodos de detección y conteo de partículas, la electrónica aplicada a técnicas de física experimental, el control de procesos por computadora y el desarrollo de sistemas de control. La riqueza y el número de las habilidades adquiridas son aplicables no sólo en una gran variedad de campos de física teórica y experimental, si no también en procesos industriales, por lo que la formación propuesta dotará al estudiante de herramientas que potenciarán sus probabilidades de desarrollo profesional. Dado que su participación es esencial para garantizar el avance del proyecto, se propone la continua incorporación de estudiantes al mismo y el seguimiento de su colaboración._x000D_ _x000D_ A la fecha de la elaboración de este proyecto la estudiante de nivel licenciatura Miram Carrillo Fuentes se encuentra en la fase final de su trabajo de tesis y continuará colaborando en el proyecto al ingresar a un programa de maestría. Se buscará la incorporación de al menos un estudiantes de nivel licenciatura en cada año del proyecto. Al final del primero y del segundo año del financiamiento se espera que los estudiantes de licenciatura completen sus grados respectivos y se incorporen a un programa de maestría, dándole seguimientos a su participación en el proyecto. Al termino del segundo año del proyecto se prevé que la estudiante Carrillo Fuentes termine su grado de maestría y continúe con un trabajo de doctorado._x000D_ Con los apoyos aquí solicitados se pretende cubrir los tiempos en los que los estudiantes se encuentren en proceso de obtención de una beca completa o de obtención de algún grado. Por lo tanto, en este proyecto se solicitan únicamente los montos correspondientes a tres meses para becas de tesis de licenciatura, pre-requesitos de posgrado y maestría._x000D_