Wechselwirkungen: Bonner Physiker lassen zwei Atome tanzen

Wechselwirkungen : Bonner Physiker lassen zwei Atome tanzen

Serge Haroche hat zu demselben Thema geforscht und dafür 2012 den Physik-Nobelpreis erhalten - Bonner Physiker haben nun ebenfalls Sensationelles erreicht: Ihnen ist gelungen, zwei Atome auf kontrollierte Weise in Wechselwirkung treten zu lassen.

"Damit wurde der fundamentalste Fall von kollektiver Licht-Materie-Wechselwirkung experimentell realisiert", sagt Professor Dieter Meschede voller Stolz.

Bislang hatten Forscher das Zusammenspiel eines einzigen Atoms oder gleich sehr vieler Atome mit Photonen in einem Lichtkäfig beobachten können. Ihre Ergebnisse mit genau zwei Atomen hat die Bonner Forschungsgruppe Quantentechnologie nun in den renommierten "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Die Versuchanordnung: Die Physiker schlossen zwei schwebende Cäsium-Atome in einen Lichtkäfig für Photonen ein und ließen einen Laserstrahl die Atome kontinuierlich bescheinen. Die Atome streuten das Laserlicht, die gestreuten Lichtwellen überlagerten sich und wurden an zwei gegenüberliegenden Spiegeln auf die Atome zurückgeworfen. Das überraschende Ergebnis im Lichtkäfig mit den zwei Cäsium-Atomen: Selbst im günstigsten Fall, wenn sich die Lichtwellen der beiden Atome konstruktiv überlagerten, konnten die Forscher kaum mehr Photonen zählen als bei einem Versuch mit einem einzelnen Atom. Meschede: "Es stellte sich heraus, dass die Spiegel für eine drastische Rückkopplung sorgen, die das Aufschaukeln hoher Lichtwellen verhindert."

Was die Forscher aufmerken ließ: Wenn die überlagerten Lichtwellen unterschiedlich hoch sind, lassen sich minimale Distanzunterschiede der im Lichtkäfig schwebenden Atome zueinander feststellen. "Das war bislang nicht möglich und eröffnet neue Einblicke und Experimentiermöglichkeiten für die Licht-Atom-Wechselwirkung von Zwei-Atomen-Systemen", sagt Dr. René Reimann vom Bonner Institut für Angewandte Physik. Hier können all jene einsteigen, die Physik nicht zu ihren Lieblingsdisziplinen zählen: Die neuen Möglichkeiten nämlich könnten die Entwicklung moderner Technologien unterstützen, hoffen die Forscher - Quantennetzwerke für Telekommunikations- und Rechenzwecke etwa.

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