Experimentell effektive Theorien in Vielteilchensystemen Identifizierung

Ableitung von Prognosen über physikalische Phänomene auf der Ebene der einzelnen Teilchen aus einer mikroskopischen Beschreibung ist praktisch unmöglich für große Systeme. Dies gilt nicht nur für quantenmechanische Vielteilchensysteme, sondern auch auf der klassischen Physik, wie wenn sie erhitzt Wasser in einem Kochtopf Bedürfnisse auf der Ebene der einzelnen Wassermoleküle zu beschreiben. Aber wenn ein System auf große Skalen beobachtet wird, wie Wasserwellen in einem Topf, neue Eigenschaften können unter bestimmten Voraussetzungen relevant werden. Um solche Physik zu beschreiben effizient werden effektive Theorien verwendet. „Unsere Forschung dieser Theorien in Experimenten mit Hilfe von Quantensimulatoren identifizieren sollte“, erklärt Torsten Zache, der Hauptautor des theoretischen Teils der Studie. Quantum Simulatoren verwendet Vielteilchensysteme mehr einfach zu modifizieren und ihre Eigenschaften zu berechnen.

Das Heidelberg Physiker kürzlich ihr neu entwickelte Verfahren in einem Experiment auf ultrakalten Atomen Rubidium gezeigt, das Gleichgewicht in einer optischen Fall und brachte erfaßt werden. „In dem Szenario, das wir vorbereiten, verhalten sich die Atome wie winzige Magnete, deren Ausrichtung wir in der Lage sind genau die Verwendung neue Verfahren zum Auslesen“, nach Maximilian Prüfern, der Hauptautor auf der experimentellen Seite der Studie. Um die effektiven Wechselwirkungen dieser Bestimmung „Magneten“ hat das Experiment werden mehrere tausend Mal wiederholt, was eine extreme Stabilität erfordert.

„Die zugrunde liegenden theoretischen Konzepte ermöglichen es uns, die experimentellen Ergebnisse auf eine völlig neue Art und Weise zu interpretieren und dadurch Einblicke durch Experimente in Bereichen zu gewinnen, die bisher unzugänglich durch Theorie gewesen sein“, betont Prof. Oberthaler. „Im Gegenzug uns das über neue Arten von theoretischen Ansätzen sagen kann, um erfolgreich die relevanten physikalischen Gesetze in komplexen Vielteilchensystemen beschreiben“, sagt Prof. Berg. Der Ansatz von den Physikern Heidelberg verwendet wird, ist übertragbar auf eine Reihe von anderen Systemen, so wegweisend Gebiet Simulationen für Quanten öffnen. Jürgen Berges und Markus Oberthaler ist zuversichtlich, dass diese neue Art und Weise wirksam Theorien zur Identifizierung wird es ermöglichen, grundlegende Fragen der Physik zu beantworten.