Joachim R. Krenn und Franz R. Aussenegg • 3/2002 • Seite 39Nanooptik mit metallischen Strukturen
Die große praktische Bedeutung der stark miniaturisierten Optik steht außer Frage. Die Mikrooptik hat eine ganze Reihe völlig neuer Technologien ermöglicht - man denke nur an die Glasfaser-Nachrichtentechnik, die Compact Disc (CD), miniaturisierte optoelektronische Bauelemente oder moderne optische Sensoren. Um weitere anwendungsrelevante Innovationen entwickeln zu können, müssen die funktionellen Strukturen der Optotechnik kleiner werden. Das Abbe-Limit verhindert jedoch das einfache Verkleinern von optischen Elemente in den Subwellenlängenbereich - neue Konzepte sind gefordert.
Thomas Becker, Joachim von Zanthier, Ekkehard Peik und Christian Tamm • 3/2002 • Seite 47Optische Frequenznormale mit gespeicherten Ionen
Frequenznormale mit Atomen, "Atomuhren", finden heute Verwendung in der Metrologie, Präzisionsspektroskopie und Astronomie sowie in technischen Anwendungen, wie beispielsweise der Navigation, Geodäsie, Raumfahrt und der digitalen Kommunikation. Sie sind darüber hinaus wegen ihrer hohen Genauigkeit ein unverzichtbares Instrument zur Bestimmung fundamentaler Naturkonstanten und zur Prüfung grundlegender Theorien wie der Relativitätstheorie und der Quantenelektrodynamik. Die gegenwärtig besten Frequenznormale nutzen atomare Referenzübergänge im Mikrowellenbereich und erreichen nach einigen Stunden relative Genauigkeiten in der Größenordnung von 10¿15. Unlängst wurde in mehreren Experimenten gezeigt, dass ein in einer Falle gespeichertes Ion mit einem Referenzübergang im optischen Spektralbereich eine vergleichbare Genauigkeit schon bei erheblich kürzerer Mittelungszeit liefern kann. Genauigkeiten bis in den Bereich von 10-18 scheinen möglich zu sein. Eine solche Uhr würde in zehn Milliarden Jahren gerade einmal eine Sekunde falsch gehen. In diesem Artikel betrachten wir einige Aspekte der Physik der optischen Ionenfallen-Frequenznormale und stellen aktuelle Experimente vor.
Matthias Vojta • 3/2002 • Seite 55Quantenphasenübergänge - 'Schmelzen' am Temperaturnullpunkt
Konventionelle Phasenübergänge wie das Schmelzen von Eis werden durch Variation der Temperatur und damit durch thermische Fluktuationen getrieben. Makroskopische Ordnung kann aber auch am absoluten Temperaturnullpunkt zerstört werden - dafür verantwortlich sind Quantenfluktuationen, die sich aus der Heisenbergschen Unschärferelation ergeben.