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aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

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Q 40.8 Do 18:15 HS 204<br />

Investigation of photosynthetic processes by picosecond fluorescence<br />

spectroscopy — •Franz-Josef Schmitt 1 , Hans Joachim<br />

Eichler 1 , Hann-Jörg Eckert 2 , and Joachim Huyer 1 — 1 Optisches<br />

Institut - P 1-1, Technische Universität Berlin, Strasse des 17. Juni 135,<br />

D-10623 Berlin — 2 Max-Volmer-Laboratorium, Technische Universität<br />

Berlin, Strasse des 17. Juni 135, D-10623 Berlin<br />

The primary processes of photosynthesis in higher plants and<br />

Cyanobacteria start with the generation of excited states by light absorption<br />

within pigment-protein complexes forming the antenna system<br />

(mainly Chlorophyll molecules). The electronic excitation then migrates<br />

via singlet-singlet energy transfer to the reaction center where it induces<br />

Q 41 Quanteneffekte III<br />

a primary charge separation leading to a primary radical pair (P+A-<br />

). Information on these processes can be gathered from analyses of the<br />

dynamics and wavelength dependence of the emitted fluorescence. Both<br />

can be obtained in short acquisition times by using a novel single photon<br />

counting fluorometer system which permits to monitor simultaneously<br />

the time and wavelength dependence of the fluorescence emission. The<br />

key element of this equipment is a special microchannel-plate photomultiplier<br />

with delay-line anode. The data are recorded by a two-dimensional<br />

multi-channel-analyzer on the basis of a computer system. In this report<br />

we compare the time resolved fluorescence spectra of various photosynthetic<br />

organisms with different Chlororophyll types (Chl a, Chl b, Chl d)<br />

in the antenna system.<br />

Zeit: Donnerstag 16:30–18:30 Raum: HS 218<br />

Gruppenbericht Q 41.1 Do 16:30 HS 218<br />

Dynamical theory of Casimir-Polder forces on excited atoms<br />

— •Stefan Yoshi Buhmann 1 , Ho Trung Dung 1,2 , Dirk-Gunnar<br />

Welsch 1 , and Ludwig Knöll 1 — 1 Theoretisch-Physikalisches Institut,<br />

Friedrich-Schiller-Universität Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena,<br />

Germany — 2 Institute of Physics, National Center for Sciences and Technology,<br />

1 Mac Dinh Chi Street, District 1, Ho Chi Minh city, Vietnam<br />

Based on macroscopic quantum electrodynamics, a dynamical theory<br />

of the Casimir-Polder force acting on an excited atomic system near<br />

an arbitrary arrangement of dispersing and absorbing magnetodielectric<br />

bodies is presented. It is shown that in the weak-coupling regime the<br />

total force as a function of time is a superposition of force components<br />

that are related to the atomic density matrix elements at chosen time.<br />

In particular, it is found that when the atomic system is initially prepared<br />

in a coherent superposition of energy eigenstates, then temporally<br />

oscillating force components are observed, which is in stark contrast to<br />

the case of incoherent state preparation. Finally, it is shown that even<br />

the Casimir-Polder force observed after de-excitation of the atomic system<br />

is not exactly derivable from a potential, because of the position<br />

dependence of the atomic polarizability.<br />

Q 41.2 Do 17:00 HS 218<br />

Resonante Photonenerzeugung in einer Kavität durch dynamischen<br />

Casimir-Effekt — •Michael Uhlmann, Günter Plunien<br />

und Gerhard Soff — Institut für Theoretische Physik, Technische<br />

Universität Dresden, Zellescher Weg 17, 01062 Dresden<br />

Der dynamische Casimir-Effekt beschreibt die Erzeugung von Teilchen<br />

(z.B. Photonen) aus dem Vakuum durch eine zeitabhängige Störung, z.B.<br />

innerhalb einer Kavität mit einem sich bewegenden Spiegel.<br />

In dieser Arbeit wird die Bewegung eines Spiegels durch eine dünne<br />

Schicht mit zeitabhängigem Brechungsindex (ɛ oder µ) simuliert. Das<br />

elektromagnetische Feld in der idealleitenden Kavität - beschrieben durch<br />

die makroskopischen Maxwell-Gleichungen - wird quantisiert und die resonante<br />

Teilchenproduktion im Rahmen der Rotating Wave Approximation<br />

(RWA) beschrieben. Es wird auf Unterschiede zwischen den beiden<br />

Polarisationen (TE- und TM-Moden), sowie verschiedene Dynamiken des<br />

Mediums eingegangen. Ziel ist die Beschreibung eines geplanten Experiments.<br />

Diese Arbeit wurde unterstützt von BMBF, GSI und DFG.<br />

Q 41.3 Do 17:15 HS 218<br />

Deterministic single photon pulses from an ion-cavity system<br />

— •Matthias Keller 1 , Birgit Lange 1 , Kazuhiro Hayasaka 2 ,<br />

Wolfgang Lange 1 , and Herbert Walther 1 — 1 Max-Planck-<br />

Institut für Quantenoptik, Garching, Germany — 2 Communications<br />

Research Laboratory, Kobe, Japan<br />

A single atom in a high-finesse optical cavity is an ideal source of single<br />

photons. Each photon is triggered by an external pump pulse and<br />

delivered to a well-defined output mode [1,2]. Completely deterministic<br />

output characteristics and a high cw-efficiency of the device require a<br />

continuous and controlled interaction between atom and field. We have<br />

met this condition by localizing a single 40 Ca + -ion in a small optical cavity.<br />

By means of laser Doppler-cooling, the position spread of the ion’s<br />

wavepacket along the cavity axis was reduced to 5% of the transition<br />

wavelength, so that the Lamb-Dicke regime is reached [3].<br />

The cavity is coupled to the transition from the excited P1/2 level to<br />

125<br />

the metastable state D3/2 in 40 Ca + at a wavelength of λ = 866nm. We<br />

generate single photons by driving a cavity assisted Raman transition between<br />

ground- and D-state. Mirrors with ultralow losses on the order of<br />

10 ppm ensure a high outcoupling efficiency. The system has the potential<br />

to generate other non-classical states of the electromagnetic field.<br />

[1] C.K.Law, H.J.Kimble, J. Mod. Opt. 44, 2067 (1997).<br />

[2] A.Kuhn, M.Hennrich, G.Rempe, Phys. Rev. Lett. 89, 67901 (2002).<br />

[3] G.R.Guthöhrlein, M.Keller, K.Hayasaka, W.Lange, and H.Walther,<br />

Nature 414, 49 (2001).<br />

Q 41.4 Do 17:30 HS 218<br />

Lebensdauer des metastabilen D5/2 Niveaus eines 40Ca + Ions bei<br />

Ankopplung an das Vakuumfeld in einem Resonator — •Axel<br />

Kreuter, Christoph Becher, Gavin Lancaster, Carlos Russo,<br />

Ferdinand Schmidt-Kaler und Rainer Blatt — Institut für<br />

Experimentalphysik, Universität Innsbruck, Austria<br />

Die natürliche Lebensdauer des D5/2 Niveaus von 40Ca + wurde an einem<br />

einzelnen gefangenen Ion mithilfe einer wechselwirkungsfreien Methode<br />

gemessen. Anders als bei der Quantensprung-Methode wird das Ion<br />

nicht kontinuierlich beobachtet, sondern der Zerfall nach einer wechselwirkungsfreien<br />

Wartezeit gemessen. Das Ergebnis τ=1160(14)ms stimmt<br />

innerhalb einer Standardabweichung mit dem genauesten veröffentlichten<br />

Wert überein. Diese Methode wurde dazu verwendet, die Verkürzung<br />

der Lebensdauer zu messen, die aus der Ankopplung des Ions an das<br />

Vakuumfeld in einem Resonator resultiert. Der Resonator wurde dafür<br />

mithilfe eines Transfer-Lasers auf den S1/2-D5/2 Übergang stabilisiert.<br />

Dieses Experiment zeigt, dass die kontrollierte Kopplung von Atom und<br />

(Vakuum)Resonatorfeld über längere Zeit möglich ist. Das ist die Voraussetzung<br />

für die Realisierung einer Reihe von Vorschlägen zur Quanteninformationsverarbeitung<br />

mit Ionen in optischen Resonatoren.<br />

Q 41.5 Do 17:45 HS 218<br />

Single atom capturing effect from a single distant mirror —<br />

•Alex Wilson, Pavel Bushev, Jürgen Eschner, and Rainer<br />

Blatt — Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck, Technikerstraße<br />

25, A-6020 Innsbruck, Austria<br />

A single, trapped barium ion is seen to experience vacuum field forces<br />

due to the presence of a single, plane, mirror some 25 cm away. These<br />

forces are associated with a mirror-induced shift of the excited state,<br />

which was recently observed using a spectroscopic method to probe the<br />

internal state of the ion [1]. This shift is the dispersive counterpart to the<br />

modified spontaneous decay rate previously observed [2]. The magnitude<br />

of these effects are scaled by the collection efficiency of the lens that collimates<br />

light from the 138 Ba + ion onto the retro-reflecting mirror. Scanning<br />

the ion-mirror distance leads to a sinusoidally-varying shift of the excited<br />

state. The mirror therefore establishes weak trapping and anti-trapping<br />

potentials that alter the strong confining potential of the Paul trap. A<br />

new technique has enabled the sensitive and rapid measurement of the<br />

ion’s 1 MHz oscillation frequency. This trap frequency is seen to vary<br />

upon changing the ion-mirror distance. Hence so-called vacuum forces,<br />

due to the presence of the mirror, have been observed by measuring the<br />

motional (or external) states of the ion. In the strictest sense the effects of<br />

the mirror cannot be described by modified vacuum fields alone and the<br />

ion’s own radiation reaction field must also be considered to be modified.<br />

[1] M.A. Wilson et al., Phys. Rev. Lett. 91, 213602, (2003)<br />

[2] J. Eschner et al., Nature 413, 495-498, (2001)

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