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R. Walser Abteilung Quantenphysik Universität Ulm

Wie man durch konsequentes Abkühlen von “heißer Luft” den Nobelpreis erhält Die phaszinierende Physik ultra kalter Quantengase. R. Walser Abteilung Quantenphysik Universität Ulm. Überblick. Aufwärmrunde Frühgeschichtliches Fangen, Kühlen, Kondensieren und wohin das alles führt: BEC 1995.

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Presentation Transcript

  1. Wie man durch konsequentes Abkühlen von “heißer Luft” den Nobelpreis erhältDie phaszinierende Physik ultra kalter Quantengase R. Walser Abteilung Quantenphysik Universität Ulm Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  2. Überblick Aufwärmrunde • Frühgeschichtliches • Fangen, Kühlen, Kondensieren • und wohin das alles führt: BEC 1995 Schlüsselexperimente seit 1995 mit Bosonen und Fermionen • Interferenzen, Superfludität • Quantisierte Wirbel, Wirbelgitter, Atomlaser • Solitonen, Mottphasenübergang, • Fermionische Superfluidität Zusammenfassung und Aussichten • web links Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  3. Die Drei ...sind nun eigentlich 4 oder 5 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  4. Prä-1995-Historisches der Superphänomene Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  5. Niedrige Temperatur de-Broglie Wellenlänge „Wellenpaket“ Hohe Temperatur therm. Geschwindigkeit Dichte „Billiard Kugeln“ Was ist Bose-Einstein Kondesation? Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  6. Kritische Temperatur Bose-Einstein Kondensation „Materiewellen überlappen“ Temperatur Reines Bose Kondesat „Riesige kohärente Materiewelle“ Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  7. Wie fängt man Atome? Magnetische Fallen - Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  8. Wie bremst man Atome ab? Laserkühlen I Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  9. Wie bremst man Atome ab? Verdampfungskühlen II + Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  10. Bose-Einstein Kondensation: harmonischen Fallen Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  11. BEC von Rb87 am JILA C. Wieman and E.Cornell et at., Science, 269, 198 (1995) Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  12. Interferenz zweier Na BEC‘s: W. Ketterle Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  13. Makroskopische Materiewellen interferieren! W. Ketterle et al., Science, 275, 637 (1997) Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  14. Topologische Zustände : Quantenwirbel M. Holland and J. Williams, Nature, 401, 568 (1999) Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  15. 3-d Wirbelkristal am MIT Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  16. Erste Atom Laser im Betrieb Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  17. Nicht dispersive helle Solitonen: Li7 K. Strecker et al., Nature, 417, 150 (2002) Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  18. Der Nobelpreis 2001 geht an: C. Wieman, W. Ketterle und ... Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  19. Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  20. Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  21. ... seit dem gab es 31 neue BECs Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  22. Die Energieverschiebung zweier Teichen im Kasten (L) mit hardcore Potential (A)reduzierte Masse Die Energie zweier Atome im Kasten Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  23. Dynamik des Erwartungswertes Die nichtlineare Gross-Pitaevskii Gleichung Gut T=0: Dichte, Interferenz, Wirbel, kollektive Anregungsmoden Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  24. Doch was ist mit Fermionen? Bosons Fermions Pauli Prinzip Hulet et al. (2003) Quanten entartetes Fermi Gas Bose-Einstein Kondestation Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  25. Momentum Spatial -k -k “BCS-Superfluid” Overlapping Pairs Edge of Fermi Surface k k k+q -k’+q’ k’+q’ -k+q q “BEC-Superfluid” Distinct Pairs No Fermi Surface q’ q’’ Fermionische Superfluidität: 2004 “Crossover Regime” Clusters Smeared Fermi Surface Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  26. Molekül Kondensation & Fermionische Superfluidität: Jin et al. (2004) Jin et al. (2004) D. Jin, W. Ketterle, R. Grimm, R. Hulet, C. Salomon Repulsive Interactions Molecular bound states Attractive Interactions Many-body paired states Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  27. 1.7. 2005 Einrichtung eines neue Sonderforschungsbereiches: Quantenkontrolle maßgeschneiderter Materie 1.3. 2004 BEC im micro-Gravitation Aktivitäten in Ulm Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  28. Dynamic control of external confinement Study non-equilibrium transition of a trapped gas through the dimensional crossover 3D2D1D Non-equilibrium dynamics of trapped gases in controlled geometries Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  29. Ultrakalte Quantengase  in -Gravitation • Gruppen: E.M. Rasel, W. Ertmer, Universität Hannover K. Bongs, K. Sengstock, Universität Hamburg C. Lämmerzahl, Hj. Dittus, ZARM/Universität Bremen A. Peters, Humboldt-Universität Berlin T. Hänsch, J. Reichel, Max-Planck Institut, München R. Walser, W. P. Schleich, Universität Ulm • Unterstützung: DLR 50 WM 0346 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  30. Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

  31. Zusammenfassung Frühgeschichtliches Fangen, Kühlen, Kondensieren und wohin das alles führt: BEC 1995 Schlüsselexperimente:jilawww.colorado.edu/jilawww.colorado.edu/bec/CornellGroupjilawww.colorado.edu/~jin/cua.mit.edu/ketterle_groupwww.physik.uni-stuttgart.de/TR21/ www.zarm.uni-bremen.de/www.physik.uni-ulm.de/quan/users/wal/ Zusammenfassung und Aussichten Aussichten • Hoch aktives Forschungsgebiet: SFB, DLR, ESA Projekte • ERGO: Wir brauchen kluge Köpfe!!! Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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