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Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 1/31 Wie man durch konsequentes Abkühlen von heißer Luft den Nobelpreis erhält Die phaszinierende Physik ultra kalter.

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1 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 1/31 Wie man durch konsequentes Abkühlen von heißer Luft den Nobelpreis erhält Die phaszinierende Physik ultra kalter Quantengase R. Walser Abteilung Quantenphysik Universität Ulm

2 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 2/31 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 web links

3 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 3/31 Die Drei...sind nun eigentlich 4 oder 5

4 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 4/31 Prä-1995-Historisches der Superphänomene

5 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 5/31 Was ist Bose-Einstein Kondesation? Hohe Temperatur therm. Geschwindigkeit Dichte Billiard Kugeln Niedrige Temperatur de-Broglie Wellenlänge Wellenpaket

6 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 6/31 Kritische Temperatur Bose-Einstein Kondensation Materiewellen überlappen Temperatur Reines Bose Kondesat Riesige kohärente Materiewelle

7 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 7/31 - Wie fängt man Atome? Magnetische Fallen

8 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 8/31 Wie bremst man Atome ab? Laserkühlen I

9 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 9/31 + Wie bremst man Atome ab? Verdampfungskühlen II

10 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 10/31 Bose-Einstein Kondensation: harmonischen Fallen

11 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 11/31 BEC von Rb87 am JILA C. Wieman and E.Cornell et at., Science, 269, 198 (1995)

12 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 12/31 Interferenz zweier Na BECs: W. Ketterle

13 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 13/31 Makroskopische Materiewellen interferieren! W. Ketterle et al., Science, 275, 637 (1997)

14 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 14/31 Topologische Zustände : Quantenwirbel M. Holland and J. Williams, Nature, 401, 568 (1999)

15 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 15/31 3-d Wirbelkristal am MIT

16 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 16/31 Erste Atom Laser im Betrieb

17 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 17/31 Nicht dispersive helle Solitonen: Li7 K. Strecker et al., Nature, 417, 150 (2002)

18 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 18/31 Der Nobelpreis 2001 geht an: C. Wieman, W. Ketterle und...

19 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 19/31

20 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 20/31

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

22 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 22/31 Die Energie zweier Atome im Kasten Die Energieverschiebung zweier Teichen im Kasten (L) mit hardcore Potential (A) reduzierte Masse

23 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 23/31 Gut T=0: Dichte, Interferenz, Wirbel, kollektive Anregungsmoden Dynamik des Erwartungswertes Die nichtlineare Gross-Pitaevskii Gleichung

24 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 24/31 Fermions Bosons Bose-Einstein Kondestation Quanten entartetes Fermi Gas Hulet et al. (2003) Doch was ist mit Fermionen? Pauli Prinzip

25 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 25/31 BCS-Superfluid Overlapping Pairs Edge of Fermi Surface Spatial k+q -k+q k+q k -k k q q q Momentum Crossover Regime Clusters Smeared Fermi Surface Crossover Regime Clusters Smeared Fermi Surface BEC-Superfluid Distinct Pairs No Fermi Surface Fermionische Superfluidität: 2004

26 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 26/31 Jin et al. (2004) Repulsive Interactions Molecular bound states Attractive Interactions Many-body paired states Molekül Kondensation & Fermionische Superfluidität: D. Jin, W. Ketterle, R. Grimm, R. Hulet, C. Salomon

27 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 27/31 Aktivitäten in Ulm 1.7. 2005 Einrichtung eines neue Sonderforschungsbereiches: Quantenkontrolle maßgeschneiderter Materie 1.3. 2004 BEC im micro-Gravitation

28 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 28/31 Non-equilibrium dynamics of trapped gases in controlled geometries – Dynamic control of external confinement – Study non-equilibrium transition of a trapped gas through the dimensional crossover 3D2D1D

29 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 29/31 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 Ultrakalte Quantengase Ultrakalte Quantengase in -Gravitation

30 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06 30/31

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


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