Jahresbericht 2010 - Aufgaben und Ergebnisse - DFG

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Forschungsförderung
der Forschergruppe einige der besten
Physikerinnen und Physiker aus beiden
Bereichen aus ganz Deutschland
zusammenzuführen“, sagt Bloch.
Mit Quantengasen lässt sich in kleinsten
Systemen die Realität nachbauen:
In einem Lichtgitter aus Lasern
können die Physiker sogenannte
bosonische und fermionische Atome
„fangen“ und unter kontrolliert veränderbaren
Bedingungen mit diesen
Modellfestkörpern experimentieren.
„Wir können Kristallstrukturen dynamisch
variieren und in Einklang
mit den Voraussetzungen des theoretischen
Modells bringen“, schildert
Bloch die Vorteile.
So lassen sich beispielsweise supraleitende
Eigenschaften, Tunneleffekte
und allgemein stark wechselwirkende
Vielteilchensysteme hervorragend
untersuchen. Die Experimente sind
auch deshalb interessant, weil die derzeit
verfügbaren Computer mit den
Berechnungen selbst kleiner Systeme
überfordert sind. Solche können jedoch
die Physiker der Forschergruppe
schon gut experimentell überprüfen.
„Unsere Systeme sind oft nur 100 000
bis zu einer Million Atome groß. Wie
wenig das ist, wird im Vergleich mit
einem Kubikzentimeter eines normalen
Festkörpers klar, der 10 23 bis 10 24
Atome enthält“, erklärt Bloch, „doch
unsere Experimente bieten schon
gute Voraussetzungen für den Vergleich
mit realen Systemen.“
Seit Beginn der DFG-Förderung im
Jahr 2006 konnte die Forschergruppe
schon etliche Erfolge verzeichnen,
darunter der Vergleich der Berechnung
eines Supercomputers mit einer
Quantensimulation für Fermionische
Spinmischungen, in dem Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler
der Forschergruppe gemeinsam mit
Kollegen aus Jülich eine gute Übereinstimmung
belegen konnten. „Hier
konnte zum ersten Mal eine wichtige
Theorie stark korrelierter elektronischer
Systeme – an deren Entwicklung
übrigens deutsche Wissenschaftler
maßgeblich beteiligt waren – ab initio
getestet werden“, erläutert Bloch.
2010 erschien zudem eine viel beachtete
Arbeit zu Spinmischungen in Atomen
von Klaus Sengstock aus Hamburg,
nachdem zwei Jahre zuvor der
Nobelpreisträger Theodor Hänsch und
Kai Dieckmann vom Max-Planck-Institut
für Quantenoptik eine Arbeit zu
Mischungen aus Bosonen und Fermionen,
die real nur schwer zu erzeugen
sind, veröffentlichten.
Ein weiteres Indiz für die erfolgreiche
Arbeit sind Berufungen von Nachwuchskräften
in alle Welt. „Zwei unserer
Nachwuchsgruppenleiter haben
Professorenstellen in Birmingham
und Singapur bekommen“, erzählt