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Forschung

Ultrakalte Quantengase sind kleine Gaswolken, die mit Hilfe ausgeklügelter Verfahren so weit abgekühlt werden, dass ihr Verhalten nur noch mit quantenmechanischen Gesetzen beschrieben werden kann. Wir sind dabei besonders an der mikroskopischen Struktur und den lokalen Eigenschaften interessiert, und wollen zum Beispiel untersuchen, wie sich die Atome tatsächlich relativ zueinander anordnen.

Die Forschung gliedert sich in die folgenden Themenbereiche

Korrelationen in Quantengasen
Untersuchung von Paarkorrelationen in kondensierten und thermischen Gasen. Vermessung von statischen und zeitabhängigen Korrelationen in stark wechselwirkenden, niederdimensionalen Quantensystemen.

Dissipative Prozesse in Quantengasen
Untersuchung des Einflusses lokaler Verlustprozesse auf Quantengase, einschließlich deren Modellierung mit Hilfe von mean-field-Theorien.

Tunneldynamik in optischen Gittern
Präparation maßgeschneiderter Zustände in optischen Gitter. In situ Beobachtung von Tunnelprozessen einfacher und höherer Ordnung.

Quantensimulation
Entwicklung von Konzepten zur Ausnutzung der Dipol-Dipol-Wechselwirkung bei Rydbergatomen für die Implementierung langreichweitiger Wechselwirkungen zwischen Atomen in optischen Gittern.

Ultrakalte Ionenquellen
Untersuchung verschiedener Ionisationsmechanismen auf deren Verwertbarkeit für die Erzeugung ultrakalter Ionenstrahlen.

Zur Untersuchung dieser Fragestellungen haben wir eine Manipulations- und Nachweistechnik entwickelt, die auf den Prinzipien der Rasterelekronenmikroskopie basiert. Das nachfolgende Bild zeigt das Funktionsprinzip: Ein fokussierter Elektronenstrahl wird auf das Quantengas gerichtet und erzeugt lokal Ionen. Diese werden mit einem elektrostatischen Feld abgesaugt und nachgewiesen.

Mit dieser Methode kann so die Verteilung der Atome in einem Quantengas bestimmt werden. Außerdem können auch gezielt Atome entfernt werden. Das nachfolgende Bild zeigt ein Bose-Einstein-Kondensat in einem ein-dimensionalen optischen Gitter, bei dem Gitterplätze gezielt entleert wurden.

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