Forschung
Projektbereich B

Research Area B - Quantenmetrologie zum Test physikalischer Grundlagen

Das Hauptziel von der Research Area B ist die Gestaltung von quantenkorrelierten Einzel- und Mehrteilchenzuständen, um die Leistungsfähigkeit moderner Messinstrumente wie Uhren und Materiewellen-Interferometern zu verbessern und deren verbesserte Auflösung und Empfindlichkeit auszunutzen, um die Physik über das Standardmodell hinaus zu erforschen.

Wir zeigen den Betrieb von Atominterferometern bis zu 16 dB unterhalb der Standardquantengrenze und Materie-Wellen-Interferometer mit Wellenpaket-Trennungen von Metern, die für Sekunden untersucht werden, und zeigen ihre Nützlichkeit für die Inertial-Erfassung und in Atomuhren. Wir bauen Multi-Ensemble Optische Uhren mit Ungenauigkeiten von besser als 10-18 und Instabilitäten, die sich nach 1s Integrationszeit 10-17 nähern, mit Korrelationen zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses und zur Unterdrückung von systematischen Auswirkungen.

Durch die Erweiterung der Quanten-Atom-Optik-Toolbox auf exotischere Systeme wie (Anti-)Protonen, Kerne und Moleküle können wir hochgenaue Frequenzvergleiche zwischen neuartigen Systemen durchführen. Eine genaue Spektroskopie solcher Systeme ermöglicht es uns, die gegenwärtigen Grenzen bei Verletzungen der CPT-Symmetrie zu erweitern, bei Verletzungen der lokalen Lorentz-Invarianz und bei einer möglichen Variation der Feinstrukturkonstanten α oder des Elektron-zu-Proton-Massenverhältnisses μ = me/mp um mindestens zwei Größenordnungen zu verbessern, und eventuell astrophysische Beobachtungen besser zu erklären. Darüber hinaus entwickeln wir eine Quantenversion des Äquivalenzprinzips und erforschen mögliche nicht-triviale Effekte der Schwerkraft auf ausgedehnte Quantenobjekte.

FORSCHUNGSPROJEKTE IN RESEARCH AREA B

  • B01 Verschränkte neutrale Atome für Interferometrie jenseits des Standard-Quanten-Limits
    In diesem Projekt wird metrologisch nutzbare Verschränkung mit Hilfe von Spin-abhängigen Wechselwirkungen in einem Bose-Einstein-Kondensat erzeugt.
    Leitung: Carsten Klempt, Luis Santos, Wolfgang Ertmer
    Jahr: 2016
  • B02 Quanten-optimierte optische Gitteruhren
    Das Projekt hat zum Ziel, optische Gitteruhren zu verbessern.
    Leitung: Uwe Sterr, Christian Lisdat
    Jahr: 2016
  • B03 Multi-Ionenspektroskopie für optische Uhren
    In Projekt B03 wird die Nutzbarmachung von Multi-Ionen/Multi-Spezies-Systemen für die Präzisionsspektroskopie, optische Uhren und der Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells untersucht.
    Leitung: Tanja Mehlstäubler, Piet Schmidt
    Jahr: 2016
  • B04 Kohärente Anregung eines Atomkerns
    Mit gespeicherten Thorium-Ionen soll die Laseranregung und die Fluoreszenz des Kerns in Kopplung an die Elektronenhülle in sogenannten elektronischen Brückenprozessen untersucht werden.
    Leitung: Ekkehard Peik
    Jahr: 2016
  • B05 Quantenmanipulation von Molekülionen für die Präzisionsspektroskopie
    Im Rahmen dieses Projekts sollen neue Verfahren zur Zustandspräparation und Detektion basierend auf Quantenlogik-Techniken entwickelt werden.
    Leitung: Piet O. Schmidt
    Jahr: 2016
  • B06 Quantenmetrologie mit gefangenen (Anti-)Protonen
    Wir entwickeln neuartige laserbasierte und von Methoden der Quantenlogik inspirierte Kühl- und Detektionstechniken für Präzisionsexperimente mit einzelnen (Anti-)Protonen.
    Leitung: Christian Ospelkaus
    Jahr: 2016
  • B07 Makroskopisch delokalisierte Quantenzustände der Materie
    Dieses Projekt wird Konzepte für Quantenuhren und Materiewelleninterferometer mit makroskopisch delokalisierten Wellenpaketen untersuchen, die für die notwendigen Sensitivitäten in künftigen Gravitationswellendetektoren grundlegend sind.
    Leitung: Ernst M. Rasel
    Jahr: 2016
  • B08 Quantendynamik unter Gravitation
    Wir untersuchen aus theoretischer Sicht das Problem, wie sich ein allgemeines (Einstein'sches) Gravitationsfeld auf die Dynamik von Quantensystemen auswirkt.
    Leitung: Domenico Giulini, Claus Lämmerzahl
    Jahr: 2016
  • B09 Yb+ Einzelionenuhr
    Das Yb-Ion bietet als Referenz einer optischen Uhr mit seiner speziellen elektronischen Niveaustruktur eine vorteilhafte Kombination aus hoher Genauigkeit und großer Empfindlichkeit bei Tests von relativistischen Effekten
    Leitung: Ekkehard Peik
    Jahr: 2016