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 Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

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: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht

25.07.2017 | Physik Astronomie

Die turbulente Atmosphäre der Venus

25.07.2017 | Physik Astronomie