Physik-Leistungskurs besucht das Institut für Quantenoptik von Prof. Dr. Arndt und Prof. Dr. Zeilinger der Universität Wien
Während seiner Studienfahrt nach Wien besuchte der Leistungskurs Physik das Institut für Quantenoptik und Nanophysik der Universiät Wien, an dem auch Boltzmann und Schrödinger einst lehrten. In den Labors der Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Arndt und Prof. Dr. Zeilinger konnten die Schüler das dort entwickelte Kapitza-Dirac-Talbot-Lau-Interferometer (KDTLI) besichtigen.
Zunächst führte der Diplomand Herr Tarik Berrada mit einem Vortrag über die theoretischen Grundlagen die Gruppe in die Forschungsgebiete des Institutes ein. Im Anschluss erhielten die Schüler mit einer Laborführung von Herrn Tarik Berrada (Frankreich) und Herrn Michele Sclafani (Italien) einen Einblick in die tägliche Praxis des Forschens.
Die internationalen Teams der Professoren Arndt und Zeilinger arbeiten mit Kapitza-Dirac-Talbot-Lau-Interferometern (KDTLI). Hierbei nutzt man die Eigenschaft quatenmechanischer Teilchen aus, sich zum einen wie ein Teilchen und zum anderen wie eine Welle zu verhalten; man spricht deshalb vom Wellen-Teilchen-Dualismus. In der Quantenmechanik beschreibt man Teilchen somit mittels einer Wellenfunktion, die über die sogenannte Schrödunger-Gleichung berechnet werden kann.
Die Physiker schicken nun einen Strahl von schnellen Molekülen (z.B. Fullerenmoleküle C70) durch ein optisches Gitter und beobachten dahinter ein Interferenzmuster aus hellen und dunklen Streifen. Die Ursache hierfür ist die Überlagerung der Molekülwellen. Sie besitzen eine Wellenlänge von ca. 2 Picometern und werden an extrem feinen Gittern mit Nanostrukturen von 266 Nanometern gebeugt. Diese unvorstellbar winzigen Längenausdehnungen stellen erhebliche Anforderungen an die Präzision der Messanordnung.
Die mathematische Auswertung dieser Interferenzmuster bestätigt die Vorhersagen der Quantenphysik und ermöglicht den Wissenschaftlern, die Bindungslängen sowie Dipolmomente der Moleküle mit atomarer Genauigkeit auszumessen.
