TU Wien zählt Atome mit Lichtwellen

Die Forschung findet am Atominstitut der TU Wien statt und ist ein Kooperationsprojekt mit der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Laut TU ist das Wiener Atominstitut die einzige Forschungseinrichtung weltweit, an der einzelne Atome kontrolliert an das Licht in Glasfasern angekoppelt werden können. Für die Experimente werden Glasfasern verwendet, die dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts sind.

Messvorgang
„Die Lichtwelle passt eigentlich nicht vollständig in die Glasfaser, sie reicht also noch ein Stück aus dieser heraus“, erklärt Projektleiter Arno Rauschenbeutel. Genau dadurch können allerdings Atome registriert werden, die sich in unmittelbarer Nähe der Glasfaser befinden. Durch das Aufeinandertreffen der Lichtwelle mit den einzelnen Atomen wird diese verändert, gleichzeitig lässt sich über diesen Vorgang bestimmen, wie viele Atome sich rund um die Glasfaser angelagert haben.

Derzeit werden die Experimente mit Hunderten bis Tausenden Atomen in einem Abstand von weniger als einem Tausendstel Millimeter zur Glasfaser durchgeführt. Die Messung ist laut Rauschenbeutel schon so präzise, dass sie schon auf zehn bis 20 Atome ansprechen kann. Durch die Verringerung des Abstandes zwischen der Glasfaser und den „eingefangenen“ Atomen wollen die Wissenschaftler es schaffen, zukünftig auch einzelne Atome zuverlässig nachzuweisen.

Quantenphysik
Neben der Entwicklung von hochempfindlichen Sensoren soll die Glasfaser-Methode auch in der quantenphysikalischen Grundlagenforschung zum Einsatz kommen. Das Forschungsprojekt wird in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Physical Review Letters" vorgestellt.