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 Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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

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

Prä-1995-Historisches der Superphänomene Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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

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

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

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

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

Bose-Einstein Kondensation: harmonischen Fallen Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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

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

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

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

3-d Wirbelkristal am MIT Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

Erste Atom Laser im Betrieb Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 3D 2D 1D Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06

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

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Zusammenfassung und Aussichten 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/ Aussichten Hoch aktives Forschungsgebiet: SFB, DLR, ESA Projekte ERGO: Wir brauchen kluge Köpfe!!! Kolloquium für Physiklehrende 17.1.06