Archive - Jan 24, 2013

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Quantenphysik trifft Chaostheorie

Die Physikerin Iva Březinová erhält den Hannspeter-Winter-Preis der <a href=http://www.tuwien.ac.at>TU Wien</a>. In ihrer Dissertation hat sie die Chaostheorie auf ein quantenphysikalisches Problem angewendet.

 

Knapp über dem absoluten Nullpunkt können Atome ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat bilden – sie befinden sich dann in einem gemeinsamen Quantenzustand und führen alle Bewegungen hoch korreliert, gleichsam im Gleichtakt aus. Quantenmechanisch kann die Ausbildung dieses Zustands als Vereinigung der einzelnen, den Teilchen zugeschriebenen Wellen zu einer einzigen Welle betrachtet werden, wodurch die Atome ihre Individualität verlieren.

Dass trotz dieses hohen Ordnungsgrads die Chaostheorie für die Beschreibung der Zustandsentwicklung eines Bose-Einstein-Kondensats bedeutsam sein kann, hat nun Iva Březinová an der Technischen Universität Wien gezeigt. Die Physikerin verfasste ihre Dissertation unter Anleitung von Joachim Burgdörfer am Institut für Theoretische Physik und promovierte am 8. Juni vergangenen Jahres sub auspiciis. Bereits kleinste Störungen, beispielsweise unregelmäßige elektromagnetische Felder, können demnach die Bewegung einer Quanten-Welle so stark verändern, dass zwei Systeme,  die zu Beginn fast völlig gleich aussehen, sich auf ganz unterschiedliche Weise entwickeln können  und nach einer gewissen Zeit völlig unterschiedliche Zustände einnehmen. Genau das ist das Kennzeichen dessen, was man in der Physik „chaotisches Verhalten“ nennt: Winzige Unterschiede in den Anfangsbedingungen können zu völlig unterschiedlichen Entwicklungen führen.

In Experiment ist es immer wieder zu Problemen mit der Stabilität von Bose-Einstein-Kondensaten gekommen. Březinová hat dafür nun eine theoretische Erklärung parat: „Wenn einzelne Atome des Kondensats plötzlich mehr Energie bekommen, brechen sie aus dem gemeinsamen Quanten-Zustand aus und verlassen das Kondensat ", sagt die Physikerin. „Unsere Berechnungen zeigen, dass dieser Effekt dann eine wichtige Rolle spielt, wenn sich die Quanten-Welle des Bose-Einstein-Kondensats chaotisch verhält.“

 

Über den Hannspeter-Winter-Preis


 
Der Hannspeter-Winter-Preis wird alljährlich an eine Absolventin des Doktoratsstudiums der TU Wien vergeben. Er ist mit 10.000 Euro dotiert und wird gemeinsam von der TU Wien und der BA/CA-Stiftung finanziert. Der Forschungspreis wurde im Gedenken an TU-Professor Hannspeter Winter gestiftet, der sich besonders für die Förderung von weiblichen Nachwuchswissenschaftlern eingesetzt hat.