FS 2013: Ultrakalte Atome / Ultracold atoms
The invention of atomic trapping, laser cooling and evaporative cooling made it possible to cool atomic gases to nanokelvin temperatures. At such low temperatures, the atoms form Bose-Einstein condensates or degenerate Fermi gases that allow studies of quantum phenomena in very clean and controllable systems. For example, ultracold atoms in optical lattices can be used as quantum simulators for condensed matter Hamiltonians. Chip-based microtraps can be used to generate atom-atom entanglement for quantum metrology. Ultracold atoms find applications in atomic clocks and atom interferometers for precision measurement.
This lecture gives an introduction to the field of ultracold atoms. We will discuss the basic phenomena and develop the necessary theoretical tools, as well as discuss key experiments in the field. The goal is to provide a solid background for research in ultracold atoms and related fields. [more]
HS 2012: Atom- und Quantenphysik (Physik III)
Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Atom- und Quantenphysik. Sie beginnt mit grundlegenden Eigenschaften von Atomen und einer Besprechung wichtiger Experimente, die zur Entwicklung der Quantenphysik geführt haben. Nach einer Diskussion des Welle-Teilchen-Dualismus von Licht und Materie werden die Grundprinzipien der Quantenmechanik systematisch eingeführt. Die Schrödingergleichung wird für wichtige Systeme gelöst (Potentialtöpfe und -stufen, harmonischer Oszillator, Wasserstoffatom). Das Wasserstoffatom wird inklusive Fein- und Hyperfeinstruktur besprochen. Weitere Themen sind Mehrelektronenatome, Atom-Licht-Wechselwirkung, sowie Grundlagen der Molekülbindung. Der kanonische Stoff der Vorlesung wird durch die Diskussion moderner Experimente der Quanten- und Atomphysik ergänzt und veranschaulicht. [more]
HS 2012: Computational Quantum Mechanics
Quantum mechanics is too complicated to be done by hand. Even relatively simple problems, such as two interacting particles in a one-dimensional trap, do not have analytic solutions and require the use of computers for their solution and visualization. More complex problems scale exponentially with the number of degrees of freedom, and make the use of large computer simulations unavoidable.
This course will revisit most of the problems encountered in introductory quantum mechanics, focusing on computer implementations for finding analytical as well as numerical solutions and their visualization. We will use these implementations as building blocks for solving more complex problems such as the coherent laser-driven dynamics in the Rubidium hyperfine structure. [more]
FS 2012: Quantenoptik / Quantum Optics
In modernen quantenoptischen Experimenten kann die Quantennatur von Licht und Materie anschaulich und direkt untersucht werden. Atome und Photonen dienen als Modellsysteme, mit denen viele der faszinierenden "Gedankenexperimente" der Quantenmechanik mittlerweile im Labor realisiert werden. Ausgefeilte experimentelle Techniken ermöglichen Messungen höchster Präzision und neue Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung. Experiment und theoretische Forschung gehen dabei oft Hand in Hand.
Diese Vorlesung gibt eine Einführung in die Quantenoptik. Schwerpunkt liegt dabei auf den grundlegenden Phänomenen und der Erarbeitung des theoretischen Handwerkszeugs, ergänzt und veranschaulicht durch experimentelle Ergebnisse und Fragestellungen. Ziel ist es, das nötige Wissen für einen Einstieg in die aktuelle Forschung auf diesem Gebiet zu vermitteln. [more]