Quantensysteme und Materiewellen in äußeren Feldern

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Materiewellen spielen in vielen Gebieten der Atomphysik, Quantenoptik und Festkörperphysik eine zentrale Rolle zur Kontrolle und zum Auslesen von quantenmechanischen Zuständen. Bevor sich die Teilchen in Form von Materiewellen ausbreiten, müssen sie in kohärenter Form bereitgestellt werden. Dies kann durch Kontakte geschehen, an denen Elektronen in ein System eingeschossen werden, durch Erzeugung von kohärenten Bose-Einstein oder Fermi-Gasen, oder durch Aufbrechen von Bindungszuständen. Im Rahmen des Projektes soll der Transport der Materie in Anwesenheit von externen Feldern (Gravitation, elektromagnetische Felder) untersucht werden. Bisherige Transporttheorien berücksichtigen diese Felder oft nur sehr rudimentär. Gerade durch diese Felder wird aber erst die Kontrolle der Ausbreitung möglich. Daher müssen neue theoretische Ansätze zur Berechnung der Teilchenströme entwickelt werden. Auf der Ebene der quantenmechanischen Theorie ergeben sich hierbei Querverbindungen zwischen bisher weitgehend unabhängig betrachteten Teilgebieten der Physik. Anwendungsgebiete sind Präzisionsmethoden zur Untersuchung von Quantenzuständen, wie die Interferometrie von Atomlasern oder die Quantelung der elektrischen Leitfähigkeit in Nanobauelementen.