Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Verhängnisvolle Affären" in der Quantenwelt - Physiker entdecken neuen Bindungszustand von Atomen

16.06.2006
Sie stoßen sich ab und sind gerade deshalb unzertrennlich. Was man aus dem Liebesleben kennt, ist auch in der Welt der Quanten möglich. Zwei Atome bilden ein repulsiv gebundenes Paar. In enger Zusammenarbeit haben österreichische Experimentalphysiker gemeinsam mit Theoretikern diesen Bindungszustand vor kurzem erstmals nachgewiesen. Die Zeitschrift NATURE berichtet darüber in ihrer aktuellen Ausgabe.

Seltsame Signale standen am Anfang der Entdeckung. Die Experimentalphysiker holten sich Rat bei den Kollegen von der Theorie. Hier kannte man die repulsiv gebundenen Paare bereits aus Modellrechnungen. Freilich, experimentell nachgewiesen hatte sie bis anhin noch niemand. Durch ihren wissenschaftlichen und technologischen Vorsprung gelang den Innsbrucker Physikern um ao.Univ.-Prof. Dr. Johannes Hecker Denschlag nun erstmals ein Experiment, in dem sie die widerspenstigen Atompaare beobachten konnten. Sie benutzen dazu ein Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidium-Atomen, um das sie langsam ein dreidimensionales, optisches Gitter aus Laserstrahlen legen. Überall dort, wo zwei Atome an einem Gitterplatz zu liegen kommen, bildet sich ein repulsiv gebundenes Paar. Obwohl sich die Atome abstoßen, können sie den Gitterplatz nicht verlassen, weil sie sich gegenseitig dabei behindern. "So bildet sich ein stark korreliertes System, das sehr einem Molekül gleicht", erklärt Hecker Denschlag, "nur die Bindungsenergie hat das 'falsche' Vorzeichen." Selbst wenn die Paare mit anderen Atomen kollidieren, lösen sie ihre unheimliche Verbindung nicht auf.

Erfolgreiches Umfeld

Die Aufdeckung dieser verhängnisvollen Zweisamkeit gelang in enger Kooperation zwischen der Arbeitsgruppe um Prof. Hecker Denschlag und Prof. Rudolf Grimm vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck und dem Team um die Theoretischen Physiker Prof. Peter Zoller, Dr. Andrew Daley und Dr. Hans-Peter Büchler vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Der Erfolg unterstreicht einmal mehr den internationalen Stellenwert der Innsbrucker Quantenphysik. Er zeigt aber auch die gute Nachwuchsarbeit an den hiesigen Einrichtungen, waren aus den Gruppen der beiden Wittgenstein-Preisträger Peter Zoller und Rudolf Grimm doch gleich mehrere junge Wissenschaftler federführend an dem Projekt beteiligt.

... mehr zu:
»Atom

Simulationen für den Quantencomputer

Für die Grundlagenforschung ist das gelungene Experiment von großer Bedeutung, ist es doch der Ausgangspunkt für ein sehr fruchtbares, künftiges Wechselspiel zwischen Theorie und Praxis. "Das von uns zugrunde gelegte Bose-Hubbard-Modell wird zum Beispiel auch für Berechnungen zum Quantencomputer verwendet", erläutert Dr. Andrew Daley. "Das Experiment kann nun für die Simulation dieses sehr abstrakten Modells verwendet und so auch in der Entwicklung eines zukünftigen Quantencomputers eingesetzt werden." Den Physikern steht damit eine Spielwiese für quantenmechanische Prozesse zur Verfügung, die in der normalen Alltagswelt nicht beobachtet werden können. "In der zukünftigen Forschung mit optischen Gittern und kalten Atomen werden wir immer wieder auf repulsiv gebundene Atome stoßen", betont Prof. Hecker Denschlag. "Es ist sogar vorstellbar, dass drei oder noch mehr Atome an einem Gitterplatz zusammenfinden und diesen seltsam gebundenen Zustand eingehen."

Unterstützt wurden die Wissenschaftler bei diesem Projekt vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF), der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), der Europäischen Union und der Tiroler Zukunftsstiftung.

Publikation: Repulsively bound atom pairs in an optical lattice. K. Winkler, G. Thalhammer, F. Lang, R. Grimm, J. Hecker Denschlag, A. J. Daley, A. Kantian, H. P. Büchler & P. Zoller. Nature 15. 6. 2006 Preprint: http://arxiv.org/abs/cond-mat/0605196

Kontakt: ao.Univ.-Prof. Dr. Johannes Hecker Denschlag Institut für Experimentalphysik Universität Innsbruck Technikerstrasse 25 / IV A-6020 Innsbruck, Austria Tel. +43 512 507 6340 Fax +43 512 507 2921 E-Mail: Johannes.Denschlag@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz Public Relations Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften A-6020 Innsbruck, Technikerstraße 21a Tel. +43 650 5777122 E-Mail: pr-iqoqi@oeaw.ac.at

Dr. Christian Flatz | Institut für Quantenoptik und Qu
Weitere Informationen:
http://www.ultracold.at/atompair
http://www.iqoqi.at/media/download/
http://atompair.ultracold.at

Weitere Berichte zu: Atom

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Internationales Forscherteam entdeckt kohärenten Lichtverstärkungsprozess in Laser-angeregtem Glas
25.09.2017 | Universität Kassel

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops