Fakultät für Physik

Übergangsbereich zwischen dem Quantenregime und der klassischen Physik

Wendet man die Quantenphysik, die den Mikrokosmos perfekt beschreibt, nicht auf Atome und Lichtteilchen an, sondern auf greifbare Objekte, so führt sie zu Vorhersagen, die unsere „klassischen“ Alltagserfahrungen auf den Kopf stellen. Ein und derselbe Gegenstand sollte sich dann gleichzeitig an mehreren Orten befinden können, und in seinem Verhalten auch dadurch bestimmt werden, ob man ihn beobachtet oder nicht. Die Arbeitsgruppe von Prof. Klaus Hornberger erforscht Systeme, die im Übergangsbereich zwischen dem Quantenregime und der klassischen Physik liegen. Speziell untersucht sie im Rahmen der Theorie offener Quantensysteme, inwieweit sich die Entstehung klassischer physikalischer Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten verstehen lässt, wenn man die Quantentheorie als universell gültig annimmt. Solche Fragen lassen sich konkret studieren, indem man die Dynamik immer größerer Moleküle bis hin zu mikromechanischen Nanoteilchen in der Wechselwirkung mit ihrer natürlichen Umgebung betrachtet. Die zunehmende Komplexität solcher Objekte macht eine vollständig mikroskopische Beschreibung praktisch unmöglich, und erzwingt es, die allgemeinen Prinzipien und Mechanismen zu identifizieren, die den quanten-klassischen Übergang bestimmen. Parallel dazu werden experimentell realisierbare Vorschläge ausgearbeitet, die den Grenzbereich zwischen quantenmechanischem Verhalten und der klassischen Physik ausloten und den Nachweis von Quantenphänomenen auf bisher unerforschten Skalen ermöglichen. Beispiele reichen von Beugung von Metallclustern an Lichtgittern zur Grundzustands-Kühlung optisch levitierter Nanostäbchen.