Die Zähmung ultrakalter Molekülwolken

10. August 2010, 20:09
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Der Experimentalphysiker Johann Danzl beobachtet Quantenteilchen in Aktion

Um Quantenteilchen unter kontrollierten Bedingungen beobachten zu können - und damit grundlegende Fragen der Physik zu untersuchen -, muss man sie erst einmal dingfest machen. Dazu werden sie gekühlt, bis sie fast stillhalten, in Vakuum gehüllt und mit Lasern gefangen. Mit einzelnen Atomen gelingt das schon gut, mehrere Atome gemeinsam - also Moleküle - sind noch eine Herausforderung.

Während seiner Dissertation publizierte Johann Danzl vom Institut für Experimentalphysik der Uni Innsbruck über die erfolgreiche Kontrolle quantenmechanischer Freiheitsgrade von Molekülen in Science und Nature Physics und wurde dafür im März mit einem Preis des Fürstentums Liechtenstein für wissenschaftliche Forschung ausgezeichnet. In der Zwischenzeit hat er zum zweiten Mal promoviert und arbeitet als Postdoc an einem FWF-Projekt. "Wir benutzen kontrollierbare Systeme, mit dem Ziel, kompliziertere Systeme zu modellieren", schildert Danzl.

Im Labor hat es angenehme 23 Grad, wenn der 32-jährige Tiroler mit Laserstrahlen Cäsiumatome in einer Vakuumglaszelle auf einige Nanokelvin über dem absoluten Nullpunkt abkühlt. Moleküle, die durch ihre Struktur mehr Bewegungsmöglichkeiten mitbringen, kann man nicht einfach so kalt machen, um Quantengase zu erzeugen. Sie erfordern stets den Zwischenschritt über Atome. Diese werden zunächst zu ganz schwach gebundenen Molekülen zusammengeführt. Mit Lasern unterschiedlicher Frequenz wird den Teilchen in mehreren Stufen ihre innere Energie geraubt, bis sie bei hoher Dichte und tiefen Temperaturen den niedrigsten inneren Energiezustand einnehmen.

Wenn alle Teilchen im niedrigsten energetischen Zustand der Laserfalle sitzen und zu einer einzigen quantenmechanischen Welle verschmelzen, spricht man von einem Bose-Einstein-Kondensat. Mit Atomen und extrem schwach gebundenen Molekülen wurde dieser Zustand bereits hergestellt. Anders bei Molekülen im inneren Grundzustand. Das nächste Ziel sind daher gleichatomige Moleküle als Kondensat und dann Moleküle aus zwei unterschiedlichen Atomen.

Sein großes naturwissenschaftliches Interesse kanalisierte der in St. Johann in Tirol aufgewachsene Danzl zunächst in einem Medizinstudium. Bald war es ihm zu wenig, bereits Bekanntes zu reproduzieren. Er begann früh mit der Abschlussarbeit, inskribierte parallel Physik und nutzte die Gelegenheit zu einer Reihe von Auslandsaufenthalten. Nach seinem ersten Abschluss tauchte er gemäß dem Wahlspruch "Es kann nur jemand Physiker sein, der als Physiker gearbeitet hat" tief in die Quantenphysik und experimentelle Techniken ein. Johann Danzl bezeichnet es als "intellektuelles Privileg", mehr als eine Disziplin zu lernen und schließt nicht aus, künftig im Überschneidungsbereich der beiden Fächer - auch im Ausland - zu arbeiten.

Für Österreich wünscht er sich, dass das Land der Grundlagenforschung einen hohen Stellenwert zuerkennt: "Neben Erkenntnissen bringt sie bestens ausgebildete und geistig flexible Arbeitskräfte hervor, die es gewohnt sind, neuartige Probleme zu lösen. Wenn man junge Leute dazu bringen will, eine wissenschaftliche Laufbahn einzuschlagen, müssen sie für gute Arbeit auch eine Perspektive in Österreich bekommen." (Astrid Kuffner/DER STANDARD, Printausgabe, 11.08.2010)

 

  • Johann Danzl wurde mit einem Liechtensteinpreis geehrt.
    foto: privat

    Johann Danzl wurde mit einem Liechtensteinpreis geehrt.

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