Atome so groß wie Bakterien: Internationale Experten tagen auf dem Campus der TU Kaiserslautern

Von Montag, den 25. März, bis Mittwoch, den 27. März, kommen internationale Wissenschaftler auf dem Campus der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) zusammen. Im Mittelpunkt der Tagung steht die Physik sogenannter Rydbergatome. Diese Atome können größer als Bakterien sein und wechselwirken stark mit ihrer Umgebung – eine Eigenschaft, die sie nicht nur für die Grundlagenforschung interessant macht, sondern auch für die Anwendung, etwa bei Grundelementen für Quantencomputer oder Detektoren für Terahertzstrahlung. Die Veranstaltung findet im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Giant Interactions in Rydberg Systems“ (GiRyd) statt, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) seit 2016 fördert.

Bei Rydbergatomen wird ein Elektron mittels eines Lasers auf weit entfernte Bahnen um den Atomkern gebracht. „Der Bahnradius des Elektrons kann dabei mehr als ein Mikrometer betragen und die Elektronenwolke wird damit größer als ein kleines Bakterium“, sagt Professor Dr. Herwig Ott, der an der TUK zu ultrakalten Quantengasen und Quantenatomoptik forscht.

Mit der großen Ausdehnung geht eine – für atomare Maßstäbe – gigantische Wechselwirkung einher, da das Rydbergatom auf seine Umgebung wie ein starker atomarer Dipol wirkt. „So können sich zum Beispiel zwei Rydbergatome über eine Entfernung von über zehn Mikrometern gegenseitig anziehen oder abstoßen“, fährt der Physiker fort.

Diese für neutrale Atome außergewöhnlich starke Wechselwirkung macht sie nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für eine Reihe von Anwendungen interessant. „Aktuell werden mit Rydbergatomen unter anderem quantenmechanische Vielteilchensysteme untersucht oder exotische Moleküle erzeugt“, nennt Ott als Beispiele. Darüber hinaus könnten sie in Grundelemente für Quantencomputer und Detektoren für Terahertzstrahlung Verwendung finden.

Seit 2016 fördert die DFG mit ihrem Schwerpunktprogramm „Giant Interactions in Rydberg Systems“, kurz GiRyd, dieses noch junge Forschungsfeld der Rydbergatome. Koordiniert wird das Programm von Physik-Professor Dr. Tilman Pfau an der Universität Stuttgart. Im Rahmen des Workshops kommen an der TU Kaiserslautern hundert nationale und internationale Experten zusammen, um sich über aktuelle Entwicklungen auszutauschen und ihre Arbeiten vorzustellen.

Organisiert wird die Veranstaltung von den Kaiserslauterer Professoren Dr. Herwig Ott und Dr. Michael Fleischhauer, der auch Vizesprecher des Schwerpunktprogramms ist.

Fragen beantworten:

Professor Dr. Herwig Ott
Lehrgebiet Ultrakalte Quantengase und Quantenatomoptik
Tel.: 0631 205-2817
E-Mail: ott@physik.uni-kl.de

Professor Dr. Michael Fleischhauer
Lehrgebiet Quantenoptik
Tel.: 0631 205-3206
E-Mail: mfleisch@physik.uni-kl.de