Präparationsapparatur für magnetische Quantengase

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220100693

Durch die neue Apparatur soll das Institut in die Lage versetzt werden, Dysprosium, das Atom im Periodensystem der Elemente, welches das größte magnetische Moment besitzt, in einen entarteten Grundzustand zu kühlen und zu untersuchen. Am Institut ist eine Apparatur für Chrom vorhanden, welche zur erstmaligen Beobachtung von magnetischen Quantengasen eingesetzt wurde. Dies hat uns durch die weltweite Einzigartigkeit dieser Anlage in die Lage versetzt, auf dem Gebiet langreichweitig wechselwirkender Quantengase Pionierarbeit zu leisten. Beobachtungszeiten im dipolaren Regime waren durch den Einsatz einer Feshbach-Resonanz auf wenige Millisekunden begrenzt. In einer Arbeit aus Stanford wurde kürzlich gezeigt, dass sich diese Beobachtungszeiten bei deutlich höheren magnetischen Kopplungen auf einige Sekunden ausdehnen lassen, wenn statt Chrom Dysprosium gekühlt wird. Dadurch können die Studien magnetischer Quantengase auf deutlich niedrigere Energieskalen ausgedehnt werden. Außerdem lassen sich mit diesem Atom auch dipolare fermionische Quantengase studieren, welche nematische und smektische Quantenphasen aufweisen sollten, wie sie auch in aktuell diskutierten Quantenmaterialien, z.B. Hochtemperatursupraleitern vorkommen. Durch eine im Vergleich zu Chrom etwa 10-mal schnellere dipolare Relaxation ist die Magnetisierung eines Dysprosium Gases selbst eine thermodynamische Größe und erlaubt die Untersuchung von magnetischen Phasenübergängen. Auch sollte in dem System ein Quanten-Hall-Effekt beobachtbar sein. Mit dieser Investition wird also eine neue Ära der magnetischen Quantengase ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Tilman Pfau