Juli 2012, Nr. 40
FORSCHUNG
Laserlicht wird in einem optischen Resonator, also zwischen zwei Spiegeln, reflektiert und so gespeichert. Trifft das Licht auf Gas-Atome, bremst es diese und kühlt sie somit ab.
Foto: Matthias Wolke
Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Hemmerich
Leiter der Gruppe „Atomoptik“ des Instituts für Laserphysik
t. 040.8998-5162
e. hemmerich-at-physnet.uni-hamburg.de
Forscher der Universität Hamburg entwickeln neue Methode des Kühlens mit Lichtwellen
Im Versuchsaufbau der Forscherinnen und Forscher wird Laserlicht in einem sogenannten optischen Resonator, also zwischen zwei exakt justierten Spiegeln, hin und her reflektiert. Trifft es auf die Atome eines Gases, werden diese gebremst und somit abgekühlt.
Neue Lichtkühlmethode entdeckt
Im Kontrast zu bisherigen Lichtkühlmethoden ist das neue Verfahren auch bei vergleichsweise hohen Gasdichten wirksam, und es ist zudem nahezu unabhängig von der verwendeten Sorte von Gasteilchen. Durch die Kombination von hohen Dichten und tiefen Temperaturen entwickeln alle Gas-Atome dieselben physikalischen Eigenschaften und bewegen sich nicht mehr ‚unordentlich‘ durcheinander, sondern schwingen gemeinsam.
Ein „Superatom“ entsteht
Durch dieses „Marschieren im Gleichschritt“ verhalten sie sich wie ein einziges „Superatom“ – ein Zustand, der nach den Physikern Satyendra Nath Bose und Albert Einstein als Bose-Einstein-Kondensat bezeichnet wird. Dieser Zustand manifestiert sich durch ausgeprägte Welleneigenschaften.
„Das Wechselspiel zwischen Licht- und Materieteilchen erlaubt tiefe Einblicke in die Welt der Quantenphysik und ist hochinteressant für die Grundlagenforschung“, erklärt Professor Dr. Andreas Hemmerich, Leiter der Arbeitsgruppe Atomoptik, „aber auch konkrete Anwendungen sind denkbar. Das neue Lichtkühlverfahren hat das Potential, viel effizienter als bisher Materiewellen zu erzeugen, was in vielen Bereichen der modernen Quantentechnologie von großem Interesse ist.“
Messungen von bisher unerreichter Genauigkeit
Es könnte etwa als Grundbaustein zur Entwicklung eines Atomlasers beitragen, dessen Strahl nicht aus einfarbigem Licht, sondern aus Materiewellen besteht. Damit wären Messungen von bisher unerreichter Genauigkeit und Empfindlichkeit möglich – zum Beispiel im Bereich der Rotations- und Gravitationsbeschleunigung, der Nanotechnologie oder der Oberflächenphysik.
Neue Lichtkühlmethode entdeckt
Im Kontrast zu bisherigen Lichtkühlmethoden ist das neue Verfahren auch bei vergleichsweise hohen Gasdichten wirksam, und es ist zudem nahezu unabhängig von der verwendeten Sorte von Gasteilchen. Durch die Kombination von hohen Dichten und tiefen Temperaturen entwickeln alle Gas-Atome dieselben physikalischen Eigenschaften und bewegen sich nicht mehr ‚unordentlich‘ durcheinander, sondern schwingen gemeinsam.
Ein „Superatom“ entsteht
Durch dieses „Marschieren im Gleichschritt“ verhalten sie sich wie ein einziges „Superatom“ – ein Zustand, der nach den Physikern Satyendra Nath Bose und Albert Einstein als Bose-Einstein-Kondensat bezeichnet wird. Dieser Zustand manifestiert sich durch ausgeprägte Welleneigenschaften.
„Das Wechselspiel zwischen Licht- und Materieteilchen erlaubt tiefe Einblicke in die Welt der Quantenphysik und ist hochinteressant für die Grundlagenforschung“, erklärt Professor Dr. Andreas Hemmerich, Leiter der Arbeitsgruppe Atomoptik, „aber auch konkrete Anwendungen sind denkbar. Das neue Lichtkühlverfahren hat das Potential, viel effizienter als bisher Materiewellen zu erzeugen, was in vielen Bereichen der modernen Quantentechnologie von großem Interesse ist.“
Messungen von bisher unerreichter Genauigkeit
Es könnte etwa als Grundbaustein zur Entwicklung eines Atomlasers beitragen, dessen Strahl nicht aus einfarbigem Licht, sondern aus Materiewellen besteht. Damit wären Messungen von bisher unerreichter Genauigkeit und Empfindlichkeit möglich – zum Beispiel im Bereich der Rotations- und Gravitationsbeschleunigung, der Nanotechnologie oder der Oberflächenphysik.
PM/Red.