Korrelationen, Integrabilität und Thermalisierung in ultrakalten, eindimensionalen atomaren Gasen

01.07.2010 - 31.08.2014
Forschungsförderungsprojekt
Korrelationen und Kohärenz sind herausragende Eigenschaften von Vielteilchen-Quantensystemen. Reduzierte Dimensionen verstärken Korrelationen und ermöglichen einen analytischen Zugang zu fundamentalen Fragestellungen der Quantenphysik. Daher sind eindimensionale Systeme von entscheidender Bedeutung in der Vielteichen-Quantentheorie. Die bestehenden grundlegenden Modelle, wie Lieb-Liniger, Gaudin-Yang, sine-Gordon oder Hubbard ermöglichen ein Verständnis grundsätzlicher physikalischer Konzepte. Darauf basierend lassen sich Ansätze zur Beschreibung von 2D und 3D Systemen entwickeln und Verbindungen zu (nicht-idealen) experimentellen Beobachtungen herstellen. Alle experimentellen Realisierungen finden in unserer 3D Welt statt und es stellt sich die Frage, inwieweit 1D Theorie hier nützlich ist. Es ist das Hauptziel des vorgestellten Projektes, die Bedingungen und Grenzen der Anwendbarkeit von 1D Theorie in einer spezifischen Implementierung zu untersuchen. Ultrakalte Quantengase in extrem anisotropen Fallen sind hierbei besonders interessant, da vielseitige Techniken zur Präparation, Kontrolle und Detektion bereitstehen und kontinuierlich weitere entwickelt werden. Das Ziel dieses Forschungsprojektes st es, bestehende 1D Theorie mit den vielseitigen experimentellen Möglichkeiten zu vergleichen und unser Verständnis von niedrig-dimensionalen Quantensystemen zu überprüfen und zu erweitern. Die Beschreibung realistischer experimenteller Gegebenheiten erfordert erweiterte und neue theoretische Modelle. Insbesondere sollen der verbleibende 3D Charakter, die endliche Temperatur und nicht-Gleichgewichts-Situationen berücksichtigt werden. Das vorgestellte Forschungsprojekt vergleicht eindimensionale theoretische Modelle mit einer experimentellen Realisierung eines (quasi) 1D Systems mittels ultrakalter Atome in unserer 3D Welt. Das Projekt wird Aufschlüsse über die generelle Anwendbarkeit niedrig-dimensionaler Modelle auch für andere physikalische Systeme geben und neue Methoden zu ihrer Charakterisierung bereitstellen.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Quantum Physics and Quantum Technologies
  • Computational Science and Engineering

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Korrelationencorrelations
ultrakalte Quantengasenultra-cold quantum gases
eindimensionale Systemeone-dimensional systems
Thermalisierungthermalization
Vielteilchen-Quantentheoriemany-body quantum theory