Structure and collective excitations of tropped ultracold atomic fermi gases under the influence of s- and p-wave interactions

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Mit der experimentellen Realisierung ultrakalter atomarer Fermigase in magnetischen Fallen eröffnet sich ein neues Feld für die Erforschung grundlegender Quantenphänomene in mesoskopischen Systemen. Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der quantentheoretischen Beschreibung der Struktur und Dynamik verdünnter entarteter Gase bestehend aus fermionischen Atomen sowie Fermion-Boson Mischungen. Dabei richtet sich das Hauptinteresse auf den Einfluss der interatomaren Wechselwirkung. Zum einen werden kollektive Anregungen - wie Monopol-, Dipol- und Quadrupolmoden sowie die "Twist"-Mode - in ein- und zweikomponentigen Fermigasen auf Basis einer fluiddynamischen Beschreibung untersucht. Zum anderen soll die Grundzustandsstruktur von Mischungen aus fermionischen und bosonischen Atomen in der Falle und deren Stabilität gegen eine von anziehenden Wechselwirkungen verursachten Kollaps studiert werden. Schließlich ist die Frage zu klären, inwieweit wechselwirkungsinduzierte Korrelationen zwischen den Atomen, die in der bisherigen theoretischen Beschreibung nicht berücksichtigt werden, relevant sind. Diese Studien sind für die zukünftige experimentelle Entwicklung von großer Bedeutung, z.B. für den angestrebten Phasenübergang zu einem superfluiden Zustand.