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Quantenmagnete mögen's ultrakalt

04.06.2007 - (idw) Universität Stuttgart

Europäische Physikalische Gesellschaft zeichnet Stuttgarter Physiker aus

Die Europäische Physikalische Gesellschaft (EPS) zeichnet den Stuttgarter Physiker Dr. Axel Griesmaier mit dem QEOD-Preis 2007 für seine Dissertationen aus der Grundlagenforschung aus. QEOD steht für die Abteilung Quantenelektronik und Optik (Quantum Electronics and Optics Division) dieser Gesellschaft. Der mit 2.000 Euro dotierte Preis wird - eingeleitet durch einen Vortrag des Nobelpreisträgers Theodor Hänsch - am 19. Juni im Rahmen der European Conference on Lasers and Electro-Optics and the International Quantum Electronics Conference in München verliehen. Griesmaier (33), wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Atom- und Quantenoptik des 5. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart, hat sich in seiner Doktorarbeit mit der experimentellen Realisierung eines Bose-Einstein-Kondensats (BEK) in einem Gas von Chrom-Atomen beschäftigt; dies war ihm und seinen Kollegen - weltweit erstmalig - im Labor des Physikalischen Instituts der Uni Stuttgart im November 2004 gelungen. In diesem besonderen Materiezustand, der mit einem anderen Ausgangsstoff erstmals 1995 von den Nobelpreisträgern des Jahres 2001 Wolfgang Ketterle, Carl Wieman und Eric Cornell erzeugt worden war, nehmen viele tausend Atome denselben Quantenzustand ein; dies führt im Vergleich zu klassischen Gasen zu fundamental anderen Eigenschaften. Der Übergang in das Bose-Einstein-Kondensat geschieht bei extrem niedrigen Temperaturen, weniger als ein milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (0 Kelvin entsprechen etwa -273,15 Grad Celsius). Derart tiefe Temperaturen können in einem atomaren Gas, das zunächst weit über 1.000 Grad Celsius hat, nur im Ultrahochvakuum mit verschiedenen Kühlverfahren erreicht werden. Im Unterschied zu anderen vorwiegend mit Alkaliatomen erzeugten Bose-Einstein-Kondensaten zeichnet sich das Chromkondensat durch eine vielfach stärkere magnetische Wechselwirkung zwischen den Atomen aus, die die experimentelle Untersuchung neuartiger Quanteneffekte ermöglicht. So konnten die Stuttgarter Physiker mit dem neuen BEK im Februar 2005 erstmals eine mechanische Auswirkung der magnetischen Wechselwirkung zwischen Atomen in einem Gas beobachten. Die weitere Erforschung dieser Art der Wechselwirkung in Quantensystemen ist auch eine wichtige Komponente für die Entwicklung von Quantencomputern und Quantenspeichern. Prof. Tilman Pfau, Leiter des 5. Physikalischen Instituts der Uni Stuttgart, wertet die Auszeichnung seines Doktoranden durch die renommierte Europäische Physikalische Gesellschaft gleichzeitig als Anerkennung des gesamten Forschungsteams seines Instituts.
Als weitere Besonderheit besitzt Chrom im Gegensatz zu den meisten Bose-kondensierbaren Materialien auch technische Relevanz. Da Chrom als Standardmaterial in lithographischen Strukturierungsverfahren eingesetzt wird, gibt es weiteres Potenzial. In seiner aktuellen Arbeit beschäftigt sich Axel Griesmaier auf der Basis des Chromkondensats mit der Realisierung eines so genannten Atomlasers für die lithographische Erzeugung geordneter Nanostrukturen auf einer Oberfläche.

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