Spektroskopie von Suprafestkörpern in Torusfallen

• Antragsteller: Professor Dr. Tilman Pfau
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570946760

Ein Suprafestkörper in ein gutes Beispiel für selbstorganisierte Strukturbildung in Quantenflüssigkeiten, welche wir kürzlich beobachten konnten. Dieser Zustand der Materie kann als quantenmechanische Überlagerung von zwei Aggregatzuständen beschrieben werden – einerseits ist eine Supraflüssigkeit enthalten andererseits ein „Festkörper“ mit einer periodischen Struktur. Auf Grund der Symmetriebrechung bei der Bildung dieses kollektiven quantenmechanischen Grundzustands sowie der periodischen Struktur treten zwei verschiedene Arten von Schall in diesem Zustand der Materie auf. Zusätzlich wir ein Higgs Quasiteilchen erwartet, welches im Gegensatz zu den zwei Phononenarten eine effektive Masse aufweist. In bisherigen Experimenten wurde die Beobachtung dieser Quasiteilchen durch die Verwendung von harmonischen Fallen erschwert, welche diese elementaren Anregungen untereinander koppelt. In diesem Projekt soll die Higgs-Mode sowie die zwei Schallarten in einem dipolaren Surpafestkörper in einer toroidalen Geometrie untersucht werden. Durch die periodischen Randbedingungen wird theoretisch erwartet, dass die Anregungen in einer ungekoppelten reinen Form auftreten. In enger Zusammenarbeit zwischen Theorie (Universität Lund, Schweden) und Experiment werden wir auch die ungedämpften und damit dauerhaften Supraströme in der toroidalen Geometrie untersuchen, welche eine klare Signatur für den superfluiden Charakter dieses Materiezustands trotz modulierter Dichte darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden
• Großgeräte: frequency doubled vexel laser at 421 nm
• Gerätegruppe: 5730 Spezielle Laser und -Stabilisierungsgeräte (Frequenz, Mode)
• Mitverantwortlich: Dr. Ralf Klemt
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Stephanie M. Reimann