SFB 407:  Quantenlimitierte Messprozesse mit Atomen, Molekülen und Photonen

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5481797

Das Wissen um die Quantennatur von Feldern wie auch von Teilchen hat seit Beginn dieses Jahrhunderts unser physikalisches Weltbild grundlegend geändert. Seither ist die physikalische Messtechnik ganz wesentlich verbessert, erweitert und verfeinert worden. Insbesondere die in jüngster Zeit entwickelten Verfahren zur Kühlung, Manipulation und Speicherung verdünnter atomarer Gase eröffnen ganz neue Bereiche, in denen der Messprozess sehr stark von den atomaren Welleneigenschaften geprägt wird. In Kombination mit neuen experimentellen Verfahren der Atom- und Molekülinterferometerie und -optik weisen sie den Weg in eine gänzlich neue Richtung, bei der die Messungen durch die Quantengrenzen des physikalischen Messprozesses selbst und nicht durch Grenzen technischer Natur limitiert werden. Dieser Aspekt beeinflusst komplementär auch die Grenzen optischer Messungen, also in besonderem Maße die Limitierung und den Erfolg moderner Gravitationswellendetektoren. Der Fachbereich Physik der Universität Hannover versucht im Verbund mit Arbeitsgruppen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig und dem Laser Zentrum Hannover die vielfältigen Aspekte des Quantenverhaltens physikalischer Systeme auszuloten und für die nächste Generation fundamentaler physikalischer Messungen bzw. Anwendungen nutzbar zu machen. Dabei sollen neue methodische Ansätze aufgezeigt und erprobt sowie bereits existierende bis an ihre Quantengrenzen weiter entwickelt werden. Die Quantengrenzen sollten erstmals so vollständig wie möglich erfasst und im Hinblick auf zukünftige Technologien diskutiert werden.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Atomoptik für Präzisionsexperimente mit metastabilem Magnesium (Teilprojektleiter Ertmer, Wolfgang ;  Rasel, Ernst Maria )
• A2 - Kohärente und nichtlineare Atomoptik auf Basis von Bose-Einstein Kondensaten (Teilprojektleiter Ertmer, Wolfgang ;  Sengstock, Klaus )
• A03 - Messung, Vergleich und Transfer der Frequenz phasen-kohärenter optischer, atomarer Oszillationen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Ertmer, Wolfgang ;  Grosche, Gesine ;  Rasel, Ernst Maria ;  Schnatz, Harald )
• A4 - Erzeugung von monochromatischen Atomwellen für die Atominterferometrie (Teilprojektleiter Helmcke, Jürgen ;  Riehle, Fritz )
• A05 - Materiewelleninterferometrie mit Molekülen (Teilprojektleiter Knöckel, Horst ;  Tiemann, Eberhard )
• A6 - Kohärente Atomodptik in integrierten Speicherfeldern (Teilprojektleiter Birkl, Gerhard ;  Ertmer, Wolfgang )
• A7 - Kollektives Kühlen gefangener Teilchen (Teilprojektleiter Lewenstein, Maciej )
• A08 - Signatur makroskopischer Quantenphänomene der Bose-Einstein-Kondensation (Teilprojektleiter Weiß, Carl Otto )
• A9 - Präparation von phasenfehlerfreien Atominterferenzen mit Neutralatomen (Teilprojektleiter Helmcke, Jürgen ;  Riehle, Fritz )
• A10 - Untersuchung der Wechselwirkung in ultrakalten Bose-Fermi Mischungen (Teilprojektleiter Arlt, Jan ;  Ertmer, Wolfgang )
• A11 - Quantenlimitierte, flächenbehaftete Materiewelleninterferometer zur hochauflösenden Messung von Rotationen und Beschleunigungen (Teilprojektleiter Ertmer, Wolfgang ;  Rasel, Ernst Maria )
• A12 - Ultrakalte Atome in optischen Gittern (Teilprojektleiter Arlt, Jan ;  Ertmer, Wolfgang ;  Santos, Luis )
• A13 - Atominterferometrie am Quantenprojektionsrauschlimit (Teilprojektleiter Riehle, Fritz ;  Sterr, Uwe )
• A15 - Neue Herausforderungen der ultrakalten atomaren Gase: Dipolare Gase und stark korrelierte atomare Nichtgleichgewichtssysteme. (Teilprojektleiter Santos, Luis )
• A16 - Optische Frequenzvergleiche für Tests der Konstanz der Naturkonstanten (Teilprojektleiter Peik, Ekkehard ;  Tamm, Christian )
• B1 - Optische Interferometrie an gespeicherten Ionen (Teilprojektleiter Tamm, Christian )
• B2 - Optische Oszillatoren mit quantenrauschbegrenzter Frequenzstabilität (Teilprojektleiter Telle, Harald Roland )
• B4 - Optische Molekülstrahl-Frequenznormale (Teilprojektleiter Kramer, Günter )
• B05 - Korrelation von Frequenz-, Amplituden- und Strahlgeometriefluktuationen von Laseroszillatoren in der Nähe des Quantenlimits (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Willke, Benno )
• B6 - Quantenlimit in der Interferometrie (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Lück, Harald )
• B07 - Quantenrauschbegrenzte optische Strahlungsquellen hoher Leistung (Teilprojektleiter Fallnich, Carsten )
• B08 - Interferometrie mit Recyclingmethoden (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Lück, Harald )
• B10 - Phasenkohärenz in Femtosekunden-Superkontinua (Teilprojektleiter Telle, Harald Roland )
• B11 - Untersuchungen zur Reduktion von Quantenrauschbegrenzungen in fasergestützten Ultrakurzpulssystemen durch lineare und nichtlineare Effekte (Teilprojektleiter Kracht, Dietmar ;  Wandt, Dieter )
• B12 - Quantum-Non-Demolition-Interferometrie (Teilprojektleiter Chen, Yanbei ;  Danzmann, Karsten ;  Schnabel, Roman )
• B13 - Quanteninterferenz-Metrologie (Teilprojektleiter Arlt, Jan ;  Morgner, Uwe ;  Rasel, Ernst Maria )
• B14 - Untersuchung optischer Nichtlinearitäten in photonischen Bandlücken-Strukturen (Teilprojektleiter Benkler, Erik ;  Telle, Harald Roland )
• B15 - Modenkontrolle nichtklassischer Felder (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Schnabel, Roman ;  Willke, Benno )
• B16 - Nichtklassische Kerr-Interferometrie (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Lück, Harald ;  Schnabel, Roman )
• B17 - Messung von Leistungsfluktuationenam Quantenlimit (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Willke, Benno )
• C01 - Ultrakalte Stöße und ihre spektroskopischen Auswirkungen (Teilprojektleiter Riehle, Fritz ;  Sterr, Uwe )
• C02 - Brechungsindexmanipulationen in atomaren Ensembles (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Rinkleff, Rolf-Hermann )
• C3 - Erzeugung und Untersuchung bichromatischer Strahlungsfelder (Teilprojektleiter Wellegehausen, Bernd )
• C04 - Gebundene Atompaare (Teilprojektleiter Knöckel, Horst ;  Tiemann, Eberhard )
• C05 - Optisch nukleare Spektroskopie (Teilprojektleiter Peik, Ekkehard ;  Tamm, Christian )
• Z - Zentrale Verwaltung (Teilprojektleiter Ertmer, Wolfgang )

• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Beteiligte Institution: Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH); Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik; (Albert-Einstein-Institut); Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
• Sprecher: Professor Dr. Wolfgang Ertmer