Senior BEC Award 2013 für Immanuel Bloch
Preiskomitee der Bose-Einstein-Konferenzen ehrt den Quantenphysiker.
Die Auszeichnung würdigt Blochs „bahnbrechende experimentelle Beiträge zur Physik von Quanten-Vielteilchen-systemen aus kalten Atomen in optischen Gittern“. Seit der Entdeckung der Bose-Einstein-Kondensate im Jahr 1995 finden die Bose-Einstein-Konferenzen alle zwei Jahre an verschiedenen Orten statt. „Sie stellen einen Höhepunkt der Tagungen über die Physik ultrakalter Atome dar, da nahezu alle herausragenden auf diesem Gebiet forschenden Gruppen teilnehmen“, so Bloch, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) und ordentlicher Professor für Experimentalphysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Die BEC-Konferenzen verleihen die International BEC Awards seit 2011.
Abb.: Immanuel Bloch (Bild: Hector-Stiftung)
Die theoretischen Grundzüge der Bildung von Bose-Einstein-Kondensaten erarbeiteten vor rund 90 Jahren Albert Einstein und Satyendra Nath Bose. Die Physiker beschrieben damit das statistische Verhalten identischer Quantenteilchen, die durch einen ganzzahligen Drehimpuls charakterisiert sind. Diese Bosonen bilden unterhalb einer (extrem niedrigen) kritischen Temperatur ein „Kondensat“, bei dem die einzelnen Teilchenwellen zu einer einzigen Materiewelle von fast makroskopischen Ausmaßen – rund 100 Mikrometern – verschmelzen. Im Jahr 1995 erzeugten in den USA zwei Gruppen fast gleichzeitig die ersten BECs, wofür Eric Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl Wiemann 2001 den Nobelpreis für Physik erhielten.
„Heute ist das BEC ein Ausgangszustand, um neuartige Materieformen zu erzeugen“, sagt Bloch. Und längst experimentieren Physiker nicht nur mit den verhältnismäßig handlichen Bosonen, sondern auch mit den schwerer zähmbaren Fermionen. Blochs Spezialität ist die Untersuchung ultrakalter Quantengase in Lichtkristallen aus Laserstrahlen, den optischen Gittern. 2001 gelang es ihm, ein BEC, in dem sich die Teilchen wie in einer Supraflüssigkeit frei bewegen können, durch gezielte Wahl der Gitterparameter in den Zustand eines sogenannten Mott-Isolators zu überführen, in dem die einzelnen Atome auf ihre Gitterplätze gebannt sind. Mittlerweile können Bloch und seine Mitarbeiter die Atome einzeln sichtbar machen, direkt abbilden, ansteuern und manipulieren.
So können diese Quanten-Vielteilchensysteme als Modelle für Festkörpersysteme dienen und helfen, Phänomene wie die Supraleitung besser zu verstehen. Die hohe Kontrollierbarkeit der Atome öffnet die Perspektive, die Teilchen einmal als Speicherbausteine für zukünftige Quantencomputer zu nutzen.
MPQ / CT
