Jens Grimmel

Atomphysik an der Grenze zur Ionisierung. Rubidium-Rydberg-Atome in statischen elektrischen Feldern

Als Rydberg-Atome werden Atome in hoch angeregten quantenmechanischen Zuständen bezeichnet. Diese Zustände bieten eine Vielzahl besonderer Eigenschaften, wie z.B. große Atomradien, lange Lebensdauern oder hohe Sensitivität gegenüber elektrischen Feldern. Solche Eigenschaften sowie ihre möglichen Anwendungsgebiete, beispielsweise in der Entwicklung hochpräziser Messtechniken oder der Quanteninformationsverarbeitung, sind Gegenstand aktueller Forschung. Die Signifikanz dieser Forschung wurde zuletzt durch den Physik-Nobelpreis 2012 an Serge Haroche verdeutlicht.

Der bisherige Teil meiner Arbeit, den ich hier vorstellen möchte, beschäftigt sich mit dem Einfluss statischer elektrischer Felder auf die Energie-Niveaus von Rubidium-Rydberg-Zuständen. Dieser Einfluss, der eine Verschiebung der atomaren Energie-Niveaus bewirkt, wird als Stark-Effekt bezeichnet und ist für hoch angeregte Rydberg-Zustände deutlich stärker ausgeprägt als für energetisch tiefer liegende Zustände. Unter Verwendung zweier Laserstrahlen lässt sich der Stark-Effekt an Rydberg-Zuständen von Rubidium mittels elektromagnetisch induzierter Transparenz an einer geeigneten Dampfzelle messen. Im Rahmen des Vortrags möchte ich diese Messmethode anschaulich erklären und einen Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit den Resultaten numerischer Berechnungen präsentieren. Zum Abschluss möchte ich einen kurzen Ausblick darauf geben, wie solche Ergebnisse weiter verwendet werden können, beispielsweise zur Bestimmung elektrischer Felder im Bereich weniger Mikrometer vor Oberflächen.