Ludwig-Maximilians-Universität München
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Quantenoptik

Ultrakalte Atome im „Rydberg-Kleid“

München, 10.08.2016

Physiker um LMU-Professor Immanuel Bloch haben eine neue Methode entwickelt, Atome über große Distanzen miteinander wechselwirken zu lassen.

Aus dem dicht mit Atomen gefüllten Startzustand (links) bildet sich durch die weitreichende Wechselwirkung eine Ringstruktur aus (rechts). Grafik: MPQ, Abteilung Quanten-Vielteilchensysteme

Viele Eigenschaften der Alltagswelt lassen sich erklären, wenn man sich Atome als kleine, feste Kugeln oder Murmeln vorstellt, die sich nur spüren, wenn sie in direkte Berührung miteinander kommen. So ist zum Beispiel die Temperatur der uns umgebenden Raumluft das Ergebnis unzähliger, ständig ablaufender Kollisionen zwischen ihren Bestandteilen. Im Gegensatz dazu kennen wir aber auch Effekte, die sich aus dem Zusammenspiel zweier weit voneinander entfernten Gegenstände ergeben. Bekannte Beispiele dafür sind zwei Magnete, die sich auch in einiger Entfernung beeinflussen können, oder auch die durch elektrische Anziehung hervorgerufene Bildung eines Salzkristalles als regelmäßige Anordnung von positiv geladenen Natrium- und negativ geladenen Chlor-Ionen. In der mikroskopischen Quantenwelt sind solche Beeinflussungen auf Distanz von besonderem Interesse, da sie grundlegende, bereits bekannte Phänomene wie die Bildung von geordneten Kristallen bewirken, aber auch neuartige, bisher nicht erforschte Zustände von Materie versprechen. Darüber hinaus lassen sich solche langreichweitig wechselwirkenden Systeme auf fundamentaler Ebene theoretisch nur sehr schwer beschreiben, weshalb experimentellen Untersuchungen eine umso größere Bedeutung zukommt. Nun hat ein Forscherteam um Dr. Christian Groß vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Professor Immanuel Bloch, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik - Quantenoptik an der LMU sowie Leiter der Abteilung Quanten-Vielteilchensysteme und Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, in Zusammenarbeit mit Dr. Thomas Pohl (MPIPKS Dresden) eine neue Methode entwickelt, Atome über große Distanzen miteinander wechselwirken zu lassen. Kernelement ihrer Methode ist das sogenannte „Rydberg-dressing“, bei dem die fundamentale Eigenschaft der Quantenmechanik ausgenutzt wird, dass sich ein Quantenobjekt in zwei verschiedenen Zuständen gleichzeitig befinden kann. (Nature Physics 2016)

Zur Meldung beim Max-Planck-Institut für Quantenoptik

 

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