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Ultrakalte Atome (gelb) in optischen Gittern (weißer Untergrund) ermöglichen die Beobachtung von quantenmechanischen Phasenübergängen.

"Nature": Österreichische Physikfestspiele

Österreichs Quantenphysiker gehören zu den Aushängeschildern heimischer Naturwissenschaft. Erneut unter Beweis gestellt wurde das in der aktuellen Ausgabe des Fachblattes "Nature", wo gleich drei Quantenphysik-Arbeiten erschienen - alle mit österreichischer Beteiligung.

Publikationen 29.07.2010

Atome festnageln

Innsbrucker Physiker um den START-Preisträger von 2003, Hanns-Christoph Nägerl, haben einen vor drei Jahren theoretisch vorhergesagten Zustand erstmals experimentell nachgewiesen. "Pinning-Übergang" nennt sich das Phänomen, das Nägerl und Co mit in einem optischen Gitter eingesperrten Cäsiumatomen hergestellt haben.

Dabei gehen die Teilchen von einem supraflüssigen Zustand in einen Zustand über, in dem die Atome an einem Ort lokalisiert sind. Das Experiment zeigt, dass bei hinreichend starker Wechselwirkung der Atome das Anlegen eines zusätzlichen, beliebig schwachen optischen Gitters genügt, um die zuvor ungeordneten Atome an ihrem Ort festzuheften (genannt: "pinning"). Wird das optische Gitter wieder entfernt, springen die Atome erneut in den supraflüssigen Zustand.

Photonen-Drillinge

Physikern der University of Waterloo sowie des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Akademie der Wissenschaften gelang wiederum ein Kunststück mit Lichtteilchen: Sie haben eine Methode vorgestellt, mit der man erstmals Photonen-Drillinge erzeugen kann.

Leuchtet man mit einem Laser in einen nichtlinearen optischen Kristall, entstehen Photonenpaare. Wiederholt man das Procedere mit einem der beiden Lichtteilchen, ergibt dies einen Photonen-Drilling, wie die Forscher in ihrer Arbeit schreiben. Diese seien vermutlich "auf Energie-Ebene verschränkt", nachgewiesen sei diese Verschränkung allerdings noch nicht, wie Sven Ramelow vom IQOQI erklärte.

Ein solcher Prozess wurde bereits vor 20 Jahren theoretisch vorhergesagt, realisiert wurde er nun erstmals. Er könnte unter anderem den Forschungen zum Langzeitziel "Quantencomputer" zu Gute kommen.

Extrem-Zeitlupe

Das Zerbrechen von Brom-Molekülen haben Forscher der University of Ottawa (Kanada) mit Beteiligung von Daniil Kartashov vom Institut für Photonik der TU Wien im Detail dokumentiert. Extrem kurze Laserpulse regen die Brom-Teilchen dabei immer wieder zur Abgabe von Lichtpulsen an. Diese wiederum kann man dergestalt zusammensetzen, sodass der gesamte Ablauf sichtbar wird.

Dabei erreichen die Physiker eine Auflösung der quantenphysikalischen Ereignisse von Femtosekunden, also Milliardstel einer Millionstelsekunde. Oder - frei nach Mel Brooks - "wahnsinnige Zeitlupe".

science.ORF.at/APA

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