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A: Atomphysik

A XX: HV XX

A XX.1: Hauptvortrag

Freitag, 8. März 2002, 11:40–12:20, HS 22/B01

Quantenphasenübergang zwischen superfluider und Mott-Isolator Phase in einem ultrakalten Gas von Atomen — •Immanuel Bloch^1,2, Markus Greiner^1,2, Olaf Mandel^1,2 und T.W. Hänsch^1,2 — ¹Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Schellingstraße 4/III, 80799 München — ²Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching

Am absoluten Temperaturnullpunkt ist jede thermische Fluktuation ausgefroren. Doch mikroskopische Quantenfluktuationen können dennoch einen makroskopischen Phasenübergang im Grundzustand eines Vielteilchensystems verursachen. Im Vortrag werden unsere experimentellen Ergebnisse zu einem solchen Quantenphasenübergang vorgestellt. Dieser tritt auf, wenn ein Bose-Einstein-Kondensat in ein dreidimensionales optisches Gitterpotential geladen wird. Für ein flaches Gitterpotential bilden die Atome eine superfluide Phase, bei dem jedes Atom über das Gitter delokalisiert ist und eine perfekte Phasenkohärenz besteht. Für ein tiefes Gitterpotential bewirkt die repulsive Wechselwirkung zwischen den Atomen einen Übergang in eine Mott-Isolator Phase, bei der eine feste Zahl von Atomen auf Gitterplätze lokalisiert ist und keine Phasenkohärenz besteht. Im Experiment wird der Phasenübergang reversibel getrieben und die charakteristische Lücke im Anregungsspektrum des Mott Isolators nachgewiesen.

Die Experimente dringen in ein neues Regime der Physik der ultrakalten Quantengase vor, das von starken Korrelationen zwischen den Atomen dominiert wird und sich nicht mehr durch die üblichen Thorien der schwach wechselwirkenden Bosegase beschreiben läßt.