Atomen zo groot als bacteriën: Internationale experts vergaderen op de campus van de TU Kaiserslautern

Van maandag 25 maart tot woensdag 27 maart komen internationale wetenschappers samen op de campus van de Technische Universiteit Kaiserslautern (TUK). Centraal tijdens de conferentie staat de fysica van zogenaamde Rydbergatomen. Deze atomen kunnen groter zijn dan bacteriën en wisselwerken sterk met hun omgeving – een eigenschap die ze niet alleen interessant maakt voor fundamenteel onderzoek, maar ook voor toepassingen, bijvoorbeeld bij basiselementen voor quantumcomputers of detectors voor terahertzstraling. De bijeenkomst vindt plaats in het kader van het Schwerpunktprogramm 'Giant Interactions in Rydberg Systems' (GiRyd), dat door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sinds 2016 wordt gefinancierd.

Bij Rydbergatomen wordt een elektron met behulp van een laser op ver afgelegen banen rond de atoomkern gebracht. "De baanstraal van het elektron kan meer dan een micrometer bedragen en de elektronenwolk wordt daarmee groter dan een klein bacterie," zegt professor Dr. Herwig Ott, die aan de TUK onderzoek doet naar ultrakoude kwantengassen en kwantumatomoptiek.

Met de grote uitzetting gaat een – voor atomaire maten – gigantische wisselwerking gepaard, omdat het Rydbergatoom op zijn omgeving als een sterke atomaire dipool werkt. "Zo kunnen bijvoorbeeld twee Rydbergatomen elkaar aantrekken of afstoten over een afstand van meer dan tien micrometer," vervolgt de fysicus.

Deze voor neutrale atomen uitzonderlijk sterke wisselwerking maakt ze niet alleen interessant voor fundamenteel onderzoek, maar ook voor een reeks toepassingen. "Momenteel worden met Rydbergatomen onder andere kwantummechanische veeldeeltjesystemen bestudeerd of exotische moleculen geproduceerd," noemt Ott als voorbeelden. Daarnaast zouden ze kunnen worden gebruikt als basiselementen voor quantumcomputers en detectors voor terahertzstraling.

Sinds 2016 financiert de DFG dit nog jonge onderzoeksveld van Rydbergatomen met haar Schwerpunktprogramm 'Giant Interactions in Rydberg Systems', kortweg GiRyd. Het programma wordt gecoördineerd door natuurkundig professor Dr. Tilman Pfau aan de Universiteit Stuttgart. Tijdens de workshop komen aan de TU Kaiserslautern honderd nationale en internationale experts bijeen om zich te informeren over de nieuwste ontwikkelingen en hun werk te presenteren.

De organisatie van de bijeenkomst ligt in handen van de Kaiserslauterse professoren Dr. Herwig Ott en Dr. Michael Fleischhauer, die ook vice-woordvoerder is van het Schwerpunktprogramm.

Vragen beantwoorden:

Professor Dr. Herwig Ott
Lehrgebiet Ultrakalte Quantengase und Quantenatomoptik
Tel.: 0631 205-2817
E-mail: ott@physik.uni-kl.de

Professor Dr. Michael Fleischhauer
Lehrgebiet Quantenoptik
Tel.: 0631 205-3206
E-mail: mfleisch@physik.uni-kl.de