Rydberg-Moleküle

• Antragsteller: Professor Dr. Tilman Pfau
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 29139072

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt ging es um die detaillierte Untersuchung riesiger Rydbergmoleküle, bestehend aus einen Rydbergatom und einem oder mehrerer Grundzustandsatome. Nachdem als Vorarbeit für dieses Forschungsvorhaben diese Klasse von Molekülen bereits zwei Jahre vor Projektbeginn durch die Antragsteller experimentell nachgewiesen und eine fundierte theoretische Beschreibung entwickelt wurde, war das Ziel während dieser zweiten Projektlaufzeit detaillierte Information über die elektronische Struktur, die Lebensdauer und die Polarisierbarkeit zu erhalten. Ein weiterer Aspekt befasste sich mit der Kontrolle der Molekülzustände (Dimere, Trimere, …, Polymere) und der Dynamik der Rotations- und Vibrationszustände. All diese Aspekte konnten während der Projektlaufzeit erfolgreich ausgeleuchtet werden und es steht nun ein umfassendes Bild der zu Grunde liegenden Physik, sowie ihres Potentials für zukünftige Forschungsunternehmungen zur Verfügung. Als Highlights soll hier nur der Nachweis eines permanenten Dipolmoments eines homonuklearen Moleküls und die Erzeugung genau eines Rydberg-Zustandes in einem Bose-Einstein Kondensat erwähnt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "A Homonuclear Molecule with a Permanent Electric Dipole Moment" Science 334, 1110 (2011)
  W. Li, T. Pohl, J. M. Rost, Seth T. Rittenhouse, H. R. Saeghpour, J. Nipper, B. Butscher, J. B. Balewski, V. Bendkowsky, R. Löw, and T. Pfau
  
• "Kalte Riesen" Physik Journal 3, 29 (2011)
  R. Löw and H.P. Büchler
  
• "Lifetimes of ultralong-range Rydberg molecules in vibrational ground and excited states" J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 44, 184004 (2011)
  B. Butscher, V. Bendkowsky, J. Nipper, J. B. Balewski, L. Kukota, R. Löw, T. Pfau W. Li, T. Pohl, and J. M. Rost
  
• Ultra-long range Rydberg molecules, McGraw-Hill Yearbook of Science & Technology 2011
  R. Löw
  
• "Coupling a single electron to a Bose-Einstein condensate" Nature 502, 664 (2013)
  J. B. Balewski, A. T. Krupp, A. Gaj, D. Peter, H. P. Büchler, R. Löw, S. Hofferberth, and T. Pfau
  
• "Alignment of D-state Rydberg molecules" Phys. Rev. Lett. 112, 143008 (2014)
  A.T. Krupp, A. Gaj, J.B. Balewski, P. Ilzhöfer, S. Hofferberth, R. Löw, T. Pfau, M. Kurz, and P. Schmelcher
  
• "From molecular spectra to a density shift in dense Rydberg gases" Nature Comm., 5 4546 (2014)
  A. Gaj, A. T. Krupp, J. B. Balewski, R. Löw, S. Hofferberth, and T. Pfau
  
• Detecting and imaging single Rydberg electrons in a Bose-Einstein condensate
  T. Karpiuk, M. Brewczyk, K. Rzążewski, J. B. Balewski, A. T. Krupp, A. Gaj, R. Löw, S. Hofferberth, and T. Pfau