Quantenphysik für die Öffentlichkeit
Einzelne Atome sichtbar gemacht
Quantenphysik live im Labor – verständlich und anschaulich
Wie kann man etwas beobachten, das millionenfach kleiner ist als ein menschliches Haar? In dieser Veranstaltung zeigen wir, wie es der modernen Quantenphysik gelingt, einzelne Atome sichtbar zu machen.
Dazu öffnen wir die Türen unseres Forschungslabors und geben einen direkten Einblick in aktuelle Experimente der Atomphysik. Mit Hilfe ausgeklügelter Laser- und Vakuumtechnik werden Atome zunächst elektrisch geladen und anschließend in einer sogenannten Paul-Falle eingefangen – einem unsichtbaren Teilchenkäfig aus elektrischen Feldern. Dort können einzelne Atome präzise kontrolliert und untersucht werden.
Ein weiterer Laser kühlt die Atome auf extrem niedrige Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ab. Je kälter die Atome werden, desto ruhiger bewegen sie sich – und genau dann lassen sich ihre quantenphysikalischen Eigenschaften besonders gut beobachten. Während dieses Prozesses werden die Atome gleichzeitig zum Leuchten angeregt, sodass ihre Lichtpunkte mit einer Kamera live sichtbar werden.
Die nebenstehende Abbildung zeigt beispielhaft, wie lasergekühlte atomare Ionen in der Paul-Falle sichtbar werden. Die leuchtenden Lichtpunkte machen anschaulich, wie einzelne Teilchen im Labor beobachtet und gezielt kontrolliert werden können.
Die Veranstaltung richtet sich an alle Interessierten ohne physikalische Vorkenntnisse. Zentrale Ideen der Quantenphysik werden anschaulich erklärt und direkt mit live gezeigten Experimenten verknüpft. Erleben Sie, wie moderne Forschung das Unsichtbare sichtbar macht und einen unmittelbaren Blick in die Welt der kleinsten Teilchen ermöglicht.
Abbildung: Foto von drei Ionen in einer Paul-Falle in unterschiedlichen Anordnungen zum Vergleich. Die beiden lasergekühlten atomaren Ionen erscheinen als helle Lichtpunkte, während das molekulare Ion selbst nicht sichtbar ist. In der mittleren Abbildung befindet sich das unsichtbare Ion zwischen den beiden sichtbaren Ionen, in der oberen Abbildung links und in der unteren Abbildung rechts.