Ein universelles Anti/Materiewelleninterferometer

01.01.2018 - 31.12.2018
Forschungsförderungsprojekt
Vor fast neunzig Jahren sagte der französische Physiker Louis de Broglie die Existenz von Materiewellen voraus. Damit bekommt jedes massenbehaftete Objekt eine quantenmechanische Eigenschaft zugeschrieben, welche in der klassischen Welt nicht
existieren dürfte nämlich eine Wellenlänge. In den letzten Jahrzehnten entwickelte sich die anfänglich hauptsächlich von proof-of-principle Experimenten geprägte Materiewellen-Forschung in ein eigenes Forschungsfeld, das durch Verwendung dieser Welleneigenschaft
auf hochpräzise Messungen spezialisiert ist. Enormen Fortschritt brachte die Möglichkeit Materiewellen rein mithilfe von optischen Laserpulsen zu manipulieren. Was schwere und komplexe Moleküle und molekulare Cluster betrifft, waren und sind österreichische
Experimente an der Universität Wien federführend [1,2]. Das hier beschriebene Projekt soll hier anknüpfen. Mithilfe von starken nicht resonanten Laserpulsen soll ein „universelles“ Materiewelleninterferometer im Bragg-Regime gebaut werden. Unter Bragg-Regime versteht man, dass man Materiewellenstrahlteiler mit beliebigem Teilungsverhältnis erzeugen kann.
Dieses Interferometerkonzept konnte schon für verschiedene Atome gezeigt werden und ist mittlerweile eine vielversprechende Technik, die in den meisten großen Atominterferometerfontänen [3,4] für Hochpräzisionsmessungen eingesetzt wird [5]. Elementabhängig wird jedoch eine spezielle Laserwellenlänge benötigt, wodurch diese
Atominterferometer meist nur für ein spezielles Isotop einer Spezies von Atomen geeignet sind. In dem hier beschriebenen Projekt soll ein Materiewelleninterferometer im Bragg-Regime gebaut werden, das unabhängig von der Energiestruktur der Teilchen universell fast alle Atome aber auch Elektronen und Protonen sowie auch deren Antiteilchen, die Antimaterie kohärent manipulieren kann [6]. Neutrale Antimaterie, speziell Antiwasserstoff, wurde erst kürzlich zum ersten Mal am CERN erzeugt, und bietet sich daher bestens an, das Äquivalenzprinzip mit Antimaterie zu testen. Da Antimaterieatome nur unter große Aufwand und in geringer Zahl hergestellt werden können, und bei Kontakt mit normaler Materie annihilieren, bietet ein optisches Interferometer, das nicht destruktiv mit den Antiatomen wechselwirkt im Vergleich zu einem Gitterinterferometer aus Materie einen großen Vorteil.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungmittel

  • FWF - Österr. Wissenschaftsfonds (National) Schrödinger-Stipendium Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) Ausschreibungskennung Rückkehr Stipendium

Forschungsschwerpunkte

  • Photonics: 25%
  • Quantum Metrology and Precision Measurements: 25%
  • Design and Engineering of Quantum Systems: 50%

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Materiewellenmatter waves
Interferomterinterferometer
AntimaterieAntimatter

Publikationen