Physikalisches Institut

Quanten-Vielteilchenphysik

Ultrakalte Fermionen

Stark korrelierte fermionische Systeme finden sich in den unterschiedlichsten Gebieten, von der Elementarteilchenphysik, über die Festkörperphysik bis hin zur Quantenchemie. Neben Nichtgleichgewichtsproblemen stellt auch die theoretische Beschreibung von stark korrelierte Fermionen ein extrem komplexes und in vielerlei Hinsicht noch ungelöstes Problem der Vielteilchenphysik dar.

Ultrakalte Atome erlauben es synthetische Fermionsysteme im Labor perfekt kontrolliert und beobachtbar nachzubilden. Inzwischen ist dies sogar mit Kontrolle und Beobachtung jedes einzelnen Atoms möglich. Durch genaueste Messung der Eigenschaften solcher Designersysteme, gewinnen wir ein tieferes Verständnis komplexer Vielteilchensysteme und können Rückschlüße auf ähnliche Systeme in anderen Bereichen der Physik ziehen.

Eine zentrale experimentelle Herausforderung ist es, solch künstliche Quantenmaterie mit möglichst wenig Unordnung und Entropie herzustellen. Die Entropie ist eng mit der erreichbaren Temperatur verknüpft und in unserem Experiment wollen wir die minimal erreichbaren Temperaturen noch einmal deutlich zu reduzieren. Unser Ziel ist die Untersuchung von Systemen, deren Verhalten durch kollektive Effekte dominiert ist.

Dieses Projekt wird durch die Alfried Krupp von Bohlen und Halbach-Stiftung im Rahmen des Alfried Krupp-Förderpreises für junge Hochschullehrer 2019 unterstützt.