Quantensprung für die Quantenmaterie

Stuttgarter Physiker federführend bei neuem transregionalen Sonderforschungsbereich

Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB/TR 21), der vom 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart koordiniert wird, wird grundlegend neue physikalische Phänomene ähnlich der Supraleitung und Superfluidität in maßgeschneiderter Quantenmaterie erforschen. Hierüber entschied die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG) in ihrer Sitzung am 23. und 24. Mai. An dem SFB beteiligt sind auch Forscher des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung sowie der Universitäten Tübingen und Ulm.

Der SFB mit dem Titel „Quantenkontrolle in maßgeschneiderter Materie: Gemeinsame Perspektiven von mesoskopischen Systemen und Quantengasen“ ist mit einem Fördervolumen von 6,1 Millionen Euro ausgestattet, weitere 1,7 Millionen Euro bringen die beteiligten Universitäten an Eigenmitteln ein. „Nach dreijährigen Vorarbeiten können wir die Aktivitäten zur Erforschung der Quantenmaterie nun an drei Standorten bündeln“, begrüßt der Sprecher des SFB, Prof. Tilman Pfau, Leiter des 5. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart, die Entscheidung der DFG. „Für die nachhaltige Stärkung dieser zukunftsträchtigen Forschungsrichtung ist dies ein Quantensprung.“

Quantenmaterie bietet eine beeindruckende Vielfalt von physikalischen Phänomenen wie beispielsweise die Suprafluidität, die Supraleitung und den anomalen Elektronentransport in niedrigdimensionalen Systemen. Das Verständnis der nano- und mesoskopischen Quantenmaterie ist jedoch noch sehr eingeschränkt. Von den Untersuchungen werden Erkenntnisse erwartet, die es ermöglichen, neue Zustände der Materie zu entdecken und neue Quantenzustände zu erzeugen. Des Weiteren geht es darum, das Verständnis des Skalierungsverhaltens von wenigen zu vielen gekoppelten Systemen zu entwickeln, Dekohärenzeffekte zu untersuchen sowie Licht-Materie-Zustände zu kontrollieren. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Familie der Bose-Einstein-Kondensate, die Wissenschaftler der Universität Stuttgart jüngst um ein Mitglied aus Chrom-Atomen erweitern konnten.

Das gemeinsame Ziel der beteiligten Quantenoptik- und Festkörperexperten ist es, die teilweise komplementären Kontrollmöglichkeiten einzusetzen, um Vielteilchenquantenkorrelationen gezielt zu steuern. Um dies zu erreichen, sollen die Gemeinsamkeiten von mesoskopischen Systemen und Quantengasen genutzt werden. „Wir wollen anhand der gemeinsamen physikalischen Fragestellungen in mesoskopischen Systemen und Quantengasen das Verständnis von Quantenmaterie voranbringen, um die Voraussetzungen für die gezielte Anwendung von maßgeschneiderten Quantenmaterialien zu schaffen“, unterstreicht Pfau.

Weitere Informationen: Prof. Tilman Pfau, 5. Physikalisches Institut der Universität Stuttgart, Tel. 0711/685-8025, Fax 0711/685-3810, e-mail: t.pfau@physik.uni-stuttgart.de