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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 33: Quantengase: Bosonen

Q 33.1: Preisträgervortrag

Mittwoch, 4. März 2009, 14:00–14:30, VMP 6 HS-A

Von der Laserschwelle zum Quantenphasenübergang - und zurück — •Robert R. F. Graham — Fachbereich Physik, Universität Duisburg/Essen — Träger der Max-Planck-Medaille

Vortrag zur Verleihung der Max-Planck Medaille 2009

Seit Planck, Bose und Einstein wird Licht verstanden als ein Quantengas mit thermodynamischen Eigenschaften wie Energie und Entropie, und im thermodynamischen Gleichgewicht auch mit Temperatur und Druck. Nach Erfindung des Lasers lernten wir dann zu verstehen, dass noch eine weitere Quantenphase von Licht auftreten kann als Bose-Einstein Kondensat eines Gases von Photonen fester Frequenz. Die Quantenfluktuationen der Spontanemission treiben den Übergang zu diesem Zustand an der Laserschwelle, thermische Fluktuationen spielen dagegen keine signifikante Rolle. Es ist somit ein Quantenphasenübergang, doch kein solcher zwischen thermodynamischen Gleichgewichten, sondern zwischen getriebenen Fließgleichgewichten. Die neuen Fragen, die dies aufwirft, haben mich seitdem immer wieder beschäftigt. Einige davon werden im Vortrag thematisiert.

Mit der Realisierung von Bose-Einstein Kondensaten in Atomfallen im letzten Jahrzehnt hat sich nun ein Kreis geschlossen. Im Vordergrund stand diesmal zunächst Einsteins wohlbekannter Quantenphasenübergang. Doch ebenso wie beim Licht gibt es auch hier die andere, in diesem Kontext neue Seite des Phaenomens, die des Atomlasers. Sicherlich wird seine weitere Entwicklung in verschiedenen stationären und dynamischen Zuständen experimentell, aber auch theoretisch ein interessantes Thema für die nähere Zukunft bleiben.