Dies Academicus 2011 - Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Inhalt der Dissertation
Tatjana Gericke stellt in ihrer Arbeit „A Scanning Electron Microscope for Ultracold
Quantum Gases“ eine neue Abbildungsmethode für ultrakalte Quantengase vor. „Seit
der ersten experimentellen Beobachtung eines Bose-Einstein-Kondensates stellen ultrakalte
Atome ein wichtiges Gebiet zur Untersuchung fundamentaler Quanteneffekte in
Mehr-Teilchen-Systemen dar“, erläutert die Physikerin. Die meisten dieser Experimente
benutzten optische Abbildungsmethoden, um Informationen aus den Systemen zu extrahieren
und seien deshalb an die fundamentalen Limitierungen dieser Methode gebunden:
„Die bestmögliche räumliche Auflösung ist vergleichbar mit der Wellenlänge des
benutzten Lichtfeldes.“
Da allerdings der mittlere atomare Abstand und die Längenskala von charakteristischen
räumlichen Strukturen in Bose-Einstein-Kondensaten wie Vortices oder Solitonen zwischen
100 und 500 Nanometer liege, werde eine Abbildungsmethode mit einer entsprechenden
räumlichen Auflösung benötigt, betont Gericke. In ihrer Dissertation stellt
sie eine Abbildungsmethode vor, die das Prinzip des Rasterelektronenmikroskops auf
ultrakalte Quantengase erweitert. „Dabei wird ein fokussierter Elektronenstrahl über die
Wolke von kalten Atomen bewegt, und die lokal erzeugten Ionen werden anschließend
detektiert“, erklärt Gericke. Mit dieser Methode sei es möglich, die Dichteverteilung
eines Bose-Einstein-Kondensates in der Falle (in situ) präzise zu vermessen.
Des Weiteren werde die Dichteverteilung von ultrakalten Atomen in eindimensionalen
und zweidimensionalen optischen Gittern ermittelt und darüber das räumliche Auflösungsvermögen
der neuen Abbildungsmethode bestimmt, schildert die Autorin. „Die
Vielseitigkeit der neuen Methode wird durch das gezielte Entfernen von Atomen auf
einzelnen Gitterplätzen demonstriert.“
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