Universelles Werkzeug für Quantenexperimente geschaffen

17. Februar 2013, 19:10
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Wiener ForscherInnen entwickeln Materiewelleninterferometer aus Licht für breite Klasse von Teilchen verwendbar

Wien - An der Universität Wien ist es weltweit erstmals gelungen, ein Materiewelleninterferometer aus Licht so zu konstruieren, dass es universell für eine breite Klasse von Teilchen – von Atomen über Moleküle bis hin zu größeren Nanopartikeln – verwendbar ist. Dabei existiert der Apparat zu keiner Zeit vollständig: Die Lichtgitter, mit denen die Materie manipuliert wird, bestehen aus unsichtbaren Laserblitzen und leuchten nur wenige Milliardstel Sekunden lang. Das Experiment der PhysikerInnen rund um Philipp Haslinger und Markus Arndt wurde im Fachjournal "Nature Physics" publiziert.

Drei solcher Lasergitter zusammen bilden ein geschlossenes Interferometer, mit dem die Überlagerung von Quantenzuständen gemessen werden kann, die in unserem Alltag nicht beobachtbar sind. Durch die präzise Synchronisation der kurzlebigen Gitter können die ForscherInnen eigenen Angaben zufolge viele systematische Fehler früherer Aufbauten radikal ausräumen. "Die Interferometrie 'in der Zeit' mit gepulsten Lichtgittern wird ein zentrales Element der Quantenphysik mit Nanoteilchen", so Philipp Haslinger, Erstautor der Studie.

Lange Aufbauarbeit

Der Wiener Prototyp sei weltweit einzigartig. Haslinger, Nadine Dörre, Philipp Geyer und Jonas Rodewald haben ihn über die letzten Jahre an der Universität Wien berechnet und aufgebaut. Die theoretische Beschreibung stammt von Stefan Nimmrichter. Mit dieser Apparatur würden nun erstmals die Quanteneigenschaften nicht nur einzelner Moleküle, sondern ganzer Cluster aus mehreren Molekülen gezeigt.

Im Laufe des Experiments entsteht aufgrund der Quanteninterferenz für wenige Nanosekunden ein periodisches Molekülmuster. Dieses molekulare "Nano-Lineal" ist hochempfindlich auf äußere Einflüsse und kann so in zukünftigen Präzisionsmessungen als ein winziger Maßstab zur Vermessung kleiner Kräfte und Felder verwendet werden. (red, derStandard.at, 17.2.2013)

  • Die gepulsten Lasergitter sind für das Auge nicht sichtbar - die von ihnen erzeugte Fluoreszenz konnte aber leicht mit der CCD-Kamera abgebildet werden. Allerdings betrug die Belichtungszeit für die obere Aufnahme um mehr als das Tausendfache der Dauer eines einzelnen Experiments.
    foto: j. rodewald/universität wien

    Die gepulsten Lasergitter sind für das Auge nicht sichtbar - die von ihnen erzeugte Fluoreszenz konnte aber leicht mit der CCD-Kamera abgebildet werden. Allerdings betrug die Belichtungszeit für die obere Aufnahme um mehr als das Tausendfache der Dauer eines einzelnen Experiments.

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