Licht und Materie

Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert Exzellenzprojekt an der Universität Rostock

Riesenerfolg für Rostocks Physiker, die Universität der Hansestadt an Ostsee und Warnow, ganz Mecklenburg-Vorpommern: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) stimmte jetzt der Einrichtung eines Sonderforschungsbereiches „Starke Korrelationen und kollektive Phänomene im Strahlungsfeld: Coulombsysteme, Cluster und Partikel“ zu. Untersucht wird darin das Zusammenspiel von Licht und Materie. „Wir wollen zum Beispiel Lichtpulse gezielt so manipulieren, dass sich der Eintrag von Energie in die Materie steuern lässt“, nennt Prof. Karl-Heinz Meiwes-Broer, Sprecher des Sonderforschungsbereiches (SFB), ein Beispiel. Quantencomputer, die mit Licht statt mit Strom funktionieren sollen, sind nur ein Aspekt des umfassenden Vorhabens. Die Tragweite des Vorhabens ist sehr umfassend. Sie reicht von der Nanowelt und den Quantencomputern, die mit Licht statt mit Strom funktionieren sollen, bis hin zum Verständnis von Vorgängen im Inneren von Planeten und Sonnen.

Bis zunächst 2009 fördert die DFG dieses Exzellenzprojekt mit sechs Millionen Euro. 13 Teilprojekte wird es geben: ein riesiges Betätigungsfeld für den wissenschaftlichen Nachwuchs. 20 bis 30 Forscher, von denen die meisten die SFB-Tätigkeit mit einer Promotion kombinieren wollen, werden mit den ohnehin beteiligten 20 Wissenschaftlern zusammenarbeiten. In einige Teilprojekte sind außerdem Greifswalder Physiker involviert.

Der SFB arbeitet eng mit den Forschungsschwerpunkten der Uni Rostock „Laser in Naturwissenschaft, Technik und Medizin“ und „Neue Materialien“ sowie mit ortsansässigen Instituten und Firmen aus der Laserbranche zusammen. Erstmals und bisher weltweit einmalig sollen auch die neuen Möglichkeiten des Freie-Elektronen-Lasers am DESY in Hamburg in eine so umfangreiche Forschung eingebunden werden. DESY, das Deutsche Elektronen-Synchroton, ist eines der im Weltvergleich führenden Zentren für die Forschung an Teilchenbeschleunigern. Der SFB will außerdem international den wissenschaftlichen Austausch zum Thema „Licht trifft Materie“ vorantreiben.

Konzipiert ist der Sonderforschungsbereich bis ins Jahr 2017. „Wir wollen so erfolgreich arbeiten, dass die DFG-Gutachter nach je vier Jahren eine Empfehlung zur weiteren Förderung aussprechen“, kündigt Meiwes-Broer an. Funktioniert das, fließen insgesamt 18 Millionen Euro ins Land. „Licht trifft Materie“ ist derzeit der einzige DFG-Sonderforschungsbereich, der in seiner Gesamtheit in Mecklenburg-Vorpommern angesiedelt ist.

Hintergrund

Trifft Licht auf Materie, treten Prozesse auf, die auch 100 Jahre nach der Entdeckung des Photoeffekts und seiner Deutung durch Albert Einstein weiter Gegenstand intensiver Forschungen sind. Es war unter anderem der Photoeffekt, der das Fundament der Quantenphysik und damit der modernen Physik im 20. Jahrhundert gelegt hat.

Ziel der Forscher im neuen Sonderforschungsbereich ist es, einen neuen Durchbruch bei der Frage nach dem Zusammenspiel von Licht und Materie erzielen. Mit den jüngst entwickelten neuen technischen und physikalischen Möglichkeiten können Details, aber auch gänzlich neue Phänomene der Interaktion von Licht (oder allgemeiner: einem Strahlungsfeld) und Materie erschlossen werden.

Diesem aktuellen Forschungsfeld ist das vorliegende Projekt gewidmet, in dem besonders interessante Gebiete der Physik im Zusammenhang betrachtet werden: Coulombsysteme, charakterisiert durch die elektromagnetischen Kräfte zwischen den Konstituenten, Cluster und Partikel, die zwischen molekularer Physik und makroskopischem Verhalten stehen, sowie Halbleitersysteme. Treffen beispielsweise ultrakurze Laser-Lichtpulse auf ein halbleitendes Material, so bilden sich unter geeigneten Bedingungen Elektron-Loch-Ensembles aus, die mit dem Strahlungsfeld in besonderer Weise in Wechselwirkung treten. Das ist das Gebiet der Halbleiter-Quantenoptik, in dem Möglichkeiten des Quantum Computing oder der Erzeugung neuartiger Quantenzustände (Bose-Einstein-Kondensation) erforscht werden.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Karl-Heinz Meiwes-Broer
Institut für Physik der Universität Rostock
Tel. 0381 / 498 68 00
E-Mail: meiwes@uni-rostock.de