Erstmals stark gebundene Moleküle in Quantengasen erzeugt

Zum wiederholten Male wurde kürzlich ein Forschungserfolg der Innsbrucker Quantenphysiker um Rudolf Grimm vom American Institute of Physics (AIP) zu einem der zehn wichtigsten Fortschritte des Vorjahres in der Physik gekürt. Die Wissenschaftler erzeugten erstmals stark gebundene Moleküle in Quantengasen. Dies unterstreicht einmal mehr die internationale Stellung der heimischen Physik.
Die schwach gebundenen Moleküle (oben) werden durch einen Laserpuls in einen tiefgebundenen Grundzustand (unten) überführt. [Grafik: Florian Lang, Universität Innsbruck]
Bild: Die schwach gebundenen Moleküle (oben) werden durch einen Laserpuls in einen tiefgebundenen Grundzustand (unten) überführt. [Grafik: Florian Lang, Universität Innsbruck]

Neben Entdeckungen im Bereich der Supraleiter, Quarks und der kosmischen Strahlung wählten Redakteure des American Institute of Physics (AIP) und der American Physical Society (APS) Erfolge auf dem Gebiet der ultrakalten Moleküle zu den zehn wichtigsten Fortschritten in der Physik im Jahr 2008. Zwei Arbeiten wurden dabei besonders hervorgehoben, eine davon entstand am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. Unter der Leitung von Johannes Hecker Denschlag gelang es, ursprünglich schwach gebundene Moleküle in einem Quantengas kontrolliert in einen Grundzustand zu versetzen. Standen bis anhin nur äußerst fragile Moleküle für Experimente mit ultrakalten Quantengasen zur Verfügung, besitzen die Teilchen nun die niedrigst mögliche Vibrations- und Rotationsenergie und sind deshalb besonders stabil. „Damit schließen wir jeden Zufall aus“, sagt Hecker Denschlag. „Wir stoßen in einen völlig neuen Bereich vor, der es in Zukunft erlauben wird, chemische Reaktionen von komplexen Molekülen in bisher ungekannter Präzision zu steuern und zu untersuchen“, erklärt der Forscher. Anwendung könnte diese Technik aber auch beim Bau von Quantencomputern oder bei Präzisionsmessungen finden.

Ultrakalte Moleküle


Die Universität Innsbruck hat sich seit der Berufung von Experimentalphysiker Rudolf Grimm im Jahr 2000 zu einem internationalen Zentrum der Erforschung von ultrakalten Atomen und Molekülen entwickelt. Schon 2003 konnte Grimm mit seinem Team weltweit erstmals ein Bose-Einstein-Kondensat aus sehr schwach gebundenen Molekülen erzeugen. 2008 haben die Innsbrucker Wissenschaftler in mehreren Experimenten zum ersten Mal stark gebundene Moleküle in einem Quantengas realisiert. Neben Hecker Denschlag konnte auch START-Preisträger Hanns-Christoph Nägerl mit seinem Team ein ähnliches Quantengas erzeugen. Er berichtete darüber in der renommierten Fachzeitschrift Science. Die Forscher um Rudolf Grimm haben damit entscheidende Schritte auf dem Weg zur Erzeugung stabiler ultrakalter Moleküle gesetzt und große internationale Beachtung gefunden.
Schon 2005 wurden Grimm und Hecker Denschlag vom American Institute of Physics für die Entdeckung eines neuartigen Atom-Molekül-Quantenzustands („dark state“) unter die Top Ten des Jahres gewählt.

(cf)