Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bonner Physiker nutzen einzelnes Atom als Lichtdimmer

05.10.2010
Physiker der Universität Bonn haben eine Art „Lichtdimmer“ entwickelt, der aus einem einzigen Atom besteht. Bedient wird er über einen Laserstrahl. Möglicherweise kommen ähnliche Bauelemente künftig in der Quantenkommunikation zum Einsatz.

Die Forscher berichten in der kommenden Ausgabe des Fachblatts „Physical Review Letters“ über ihre Ergebnisse (http://arxiv.org/abs/1004.5348).

Eine der großen Attraktionen in Deutschlands Vorzeige-Schnellzug, dem ICE-3, ist die Glaswand zwischen Führerstand und Lounge: Sie ist normalerweise klar. Ein Knopfdruck reicht jedoch, und sie verwandelt sich – Abrakadabra – von jetzt auf gleich in undurchsichtiges Milchglas.

Quantenphysiker der Universität Bonn beherrschen einen ähnlichen Zaubertrick. Mit einem Unterschied: Sie arbeiten mit einzelnen Caesium-Atomen, die sie auf Wunsch „transparent“ oder mehr oder weniger „undurchsichtig“ machen.

Für ihr nun publiziertes Experiment nutzten die Forscher um Professor Dr. Dieter Meschede gewölbte Spiegel mit extrem hohem Reflexionsvermögen. Sie richteten die Spiegelflächen so aus, dass sie zueinander zeigten. Ein Lichtstrahl kann so viele hunderttausend Mal zwischen den Spiegeln hin- und hergeworfen werden.

In diesem „Lichtkäfig“ platzierten sie nun ein einzelnes Caesium-Atom. Mit einem von der Seite eingestrahlten Steuerlaser veränderten sie dann ganz gezielt die Eigenschaften dieses Atoms. So konnten sie beispielsweise erreichen, dass es das Licht im Käfig passieren ließ, es abschwächte oder gar ganz abblockte – ähnlich wie ein Dimmer.

Das man Caesium als reinen An- und Ausschalter nutzen kann, haben die Bonner Forscher bereits vor einem Jahr zeigen können (siehe auch www.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/280-2009). „Jetzt können wir aber die Eigenschaften des Atoms mit unserem Steuerlaser genau so verändern, wie wir es wollen“, sagt Tobias Kampschulte vom Bonner Institut für Angewandte Physik.

Schöner Effekt: das Caesium wird kälter

Besonders freuen sich die Forscher über einen unerwarteten Effekt ihrer Versuchsanordnung: Caesium-Atome sind bei Zimmertemperatur recht quirlige Gesellen. Um sie gezielt manipulieren zu können, kühlen die Forscher die Atome daher ab, bis sie sich kaum noch bewegen. Dann greifen sie sie mit einer Art Pinzette aus Licht und halten sie am gewünschten Ort fest. Doch auch gekühlt sind die Atome noch so zappelig, dass sie sich im Schnitt nur eine knappe Sekunde festhalten lassen. Dann nehmen sie Reißaus.

Im optischen Käfig sitzt das Caesium unter dem Einfluss des Steuerlasers jedoch viel länger still – durchschnittlich 16 Sekunden. Damit bleibt den Physikern entsprechend mehr Zeit für ihre Experimente. „Unsere Versuchsanordnung scheint die Caesium-Atome weiter zu kühlen und damit länger festzuhalten“, erklärt Kampschulte. „Warum das so ist, wissen wir allerdings noch nicht genau.“

Kontakt:
Tobias Kampschulte
Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-3128
E-Mail: kampschulte@iap.uni-bonn.de
Dr. Artur Widera
Telefon: 0228/73-3471
E-Mail: widera@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de
http://arxiv.org/abs/1004.5348

Weitere Berichte zu: Caesium Caesium-Atom Käfig Lichtdimmer Physik Steuerlaser Versuchsanordnung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten