Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher der Universität Hamburg entwickeln neue Methode des Kühlens mit Lichtwellen

06.07.2012
Kälter als der Weltraum

Dass Licht entgegen unserer Intuition nicht immer mit Wärme gleichzusetzen ist, macht sich die Quantenphysik bei der Erforschung von Atomen und deren Eigenschaften zunutze.

Der Arbeitsgruppe Atomoptik am Institut für Laserphysik der Universität Hamburg ist es nun gelungen, mit Licht Gas-Atome so stark herunter zu kühlen, dass sie sich zu einer Materiewelle zusammenschließen. Das berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Science. Das Gas ist dann mehr als 10 Millionen Mal kälter als der Weltraum, in dem ungefähr drei Grad über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad) herrschen.

In dem Versuchsaufbau wird Laserlicht in einem sogenannten optischen Resonator, also zwischen zwei exakt justierten Spiegeln, hin und her reflektiert. Trifft es auf die Atome eines Gases, werden diese gebremst und somit das gesamte Gas abgekühlt. Im Kontrast zu bisherigen Lichtkühlmethoden ist das neue Verfahren auch bei vergleichsweise hohen Gasdichten wirksam, und es ist zudem nahezu unabhängig von der verwendeten Sorte von Gasteilchen.

Durch die Kombination von hohen Dichten und tiefen Temperaturen entwickeln alle Gas-Atome dieselben physikalischen Eigenschaften und bewegen sich nicht mehr „unordentlich“ durcheinander, sondern schwingen gemeinsam. Durch dieses „Marschieren im Gleichschritt“ verhalten sie sich wie ein einziges „Superatom“ – ein Zustand, der nach den Physikern Satyendra Nath Bose und Albert Einstein als Bose-Einstein-Kondensat bezeichnet wird. Er manifestiert sich durch ausgeprägte Welleneigenschaften.

„Das Wechselspiel zwischen Licht- und Materieteilchen erlaubt tiefe Einblicke in die Welt der Quantenphysik und ist hochinteressant für die Grundlagenforschung“, erklärt Professor Dr. Andreas Hemmerich, Leiter der Arbeitsgruppe Atomoptik, „aber auch Anwendungen sind denkbar. Das neue Lichtkühlverfahren hat das Potential, viel effizienter als bisher Materiewellen zu erzeugen, was in vielen Bereichen der modernen Quantentechnologie von großem Interesse ist.“

Es könnte etwa als Grundbaustein zur Entwicklung eines Atomlasers beitragen, dessen Strahl nicht aus einfarbigem Licht, sondern aus Materiewellen besteht. Damit wären Messungen von bisher unerreichter Genauigkeit und Empfindlichkeit möglich – zum Beispiel im Bereich der Rotations- und Gravitationsbeschleunigung, der Nanotechnologie oder der Oberflächenphysik.

Die neuen Forschungsergebnisse wurden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs „Lichtinduzierte Dynamik und Kontrolle korrelierter Quantensysteme“ erzielt. Hier können auch Studierende im Rahmen von Bachelor- und Master-Arbeiten an aktueller Forschung teilnehmen und direkt mit den Forscherinnen und Forschern aus Hamburg sowie mit internationalen Gästen zusammenarbeiten und diskutieren.

Für Rückfragen:

Prof. Dr. Andreas Hemmerich
Leiter der Gruppe „Atomoptik“ des Instituts für Laserphysik
Tel.: 040-89 98-51 62
E-Mail: hemmerich@physnet.uni-hamburg.de

Birgit Kruse | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hamburg.de

Weitere Berichte zu: Atom Atomoptik Gas-Atome Kühlens Lichtwelle Materiewelle Quantenphysik Weltraum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics