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Projekt
Atom Ion magneto elektrische Resonanzen
Antragsteller
Professor Dr. Tobias Schätz
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561910055
Kontrolle der Quanten-Atom-Ionen-Wechselwirkung, um sie anziehend, abstoßend oder auszuschalten Seit Jahrzehnten sucht das Feld der ultrakalten Chemie von Ionen und Atomen nach einem Weg der Erforschung ihres Quantenregimes. Eine vereinfachte Zusammenfassung der zugrunde liegenden Frage könnte lauten: Wie verlaufen Wechselwirkungen und chemische Reaktionen zwischen neutralen und geladenen Atomen/Molekülen bei extrem niedrigen Temperaturen? Unser klassische Bild sagt voraus, dass alle Dynamiken zum Stillstand kommen, wenn die Geschwindigkeit gegen Null geht. Jedoch sind Abweichungen zu erwarten, da das klassische Modell auf mikroskopischen Skalen und bei niedrigen Temperaturen, wo der Teilchen-Wellen-Dualismus der Materie relevant wird, nicht mehr angemessen ist. In diesem Regime dominieren Quanteneffekte und Reaktionen gehorchen voraussichtlich grundlegend anderen Regeln. Beispiele sind: (i) Kollisionen von Atomen, die für eine Reaktion notwendig sind, können nicht mehr als Billard-ähnliche Stöße zwischen harten Kugeln beschrieben werden, sondern als interferierende Wellen, die über große Entfernungen interagieren und sich gegenseitig kohärent verstärken oder sogar dekohärent vernichten können. (ii) Energiebarrieren können die verfügbare kinetische Energie überschreiten, aber dennoch effizient durch Quantentunneln überwunden werden, das dann die Dynamik bestimmt. Experimentell tauchen wir ein einzelnes, gefangenes Barium Ion (Ba+) in ein Bad aus fermionischen Lithiumatomen (Li). Wir durchstreichen Temperaturregime von weit über Raumtemperatur bis tief in den S-Wellenbereich von Nanokelvin. Unser Ziel ist es, die Kollisionsenergieabhängigkeit magnetisch abstimmbarer Atom-Ionen-Streuresonanzen (Feshbach-Resonanzen) auszunutzen und ihre Partialwellenklassifizierung experimentell zu bestimmen. Wir werden die Quantenstreuung von Atom-Ionen-Ensembles untersuchen und die wesentlichen Unterschiede zur Atom-Atom-Dynamik herausarbeiten. Unser Ziel ist es, Kontrolle und zustandssensitive Detektion auf der Ebene einzelner Quanten innerhalb des Ion-Atom-Systems zu erreichen und das rein optische Fangen von Ionen und Atomen im Allgemeinen zu untersuchen und zu etablieren - zum Beispiel um die Quantendynamik von Ion-Atom- und Ion-Molekül-Reaktionen in Abwesenheit jeglicher störender Radiofrequenzfelder - das heißt bei beispiellos niedrigen Temperaturen - aufzudecken.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Frankreich, Kanada, Polen
Großgeräte
Pumplaser
Gerätegruppe
5700 Festkörper-Laser
