Profiles of Leading Women Scientists on AcademiaNet.
Search among the members of the Leopoldina for experts in specific fields or research topics.
Year of election: | 2011 |
Section: | Physik |
City: | Garching |
Country: | Deutschland |
Forschungsschwerpunkte: Ultrakalte Quantengase, Quantenoptik, Quanten-Informationssysteme, stark korrelierte Quanten-Vielteilchen-Systeme, Non-Equilibrium Quanten-Dynamik, neue Quantenzustände von Materie
Immanuel Felix Bloch forscht auf dem Gebiet der Quantenoptik und der Quanten-Vielteilchen-systeme. Mit Pionier-Experimenten in der Quantenphysik hat er sich weltweit einen Namen gemacht. Mit seiner Arbeit hat er ein neues, interdisziplinäres Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Quantenoptik, Quanteninformationsverarbeitung und Festkörperphysik eröffnet.
Blochs Arbeiten befassen sich mit dem Aufbau und der Durchführung hoch-komplexer optischer Experimente, mit denen ultrakalte atomare oder molekulare Quantengase in optischen Gittern aus Laserstrahlen oder durch Magnetfelder eingefangen und sehr genau kontrolliert werden.
Durch Manipulation der Laser- oder Magnetfelder und der Temperatur der Gase können Bloch und seine Mitarbeiter die Wechselwirkungen der Atome untereinander und damit die Eigenschaften dieser atomaren Ensembles sehr präzise kontrollieren und untersuchen. So gelingt es ihnen, die ultrakalten Atome in neue Materiezustände und neue Quantenzustände zu überführen. Damit erschaffen sie Modellsysteme für Festkörper, in denen sie fundamentale Quantenphänomene studieren können.
Das Forschungsgebiet bietet auch Materialforschern wertvolle Hinweise, wie gezielt bestimmte Materialeigenschaften erreicht werden können – beispielsweise auf dem Gebiet der Supraleiter. Darüber hinaus studieren sie, wie durch Wechselwirkung dieser Vielteilchensysteme mit Licht neue, nicht-klassische Lichtquellen oder Quantenspeicher für Licht entwickelt werden können. Zudem werden auf diesem Gebiet die Grundlagen für Quanten-Informationssysteme gelegt.
Bloch realisiert hoch-komplexe Versuchsaufbauten und arbeitet auch an der Entwicklung des dafür notwendigen Instrumentariums von Spiegeln und Strahlteilern für Materiewellen, über neue Detektoren bis zur Erzeugung sehr starker Magnetfelder in den optischen Gittern.
Hohe Aufmerksamkeit erfuhr der Forscher mit dem „Münchener Atomlaser“, mit dem es ihm noch während der Doktorarbeit in der Gruppe des späteren Nobelpreisträgers Theodor Hänsch erstmals gelang, auf Basis eines Bose-Einstein-Kondensats einen kontinuierlichen Strahl kohärenter Materiewellen zu erzeugen. Ein weiterer Meilenstein seiner Arbeit ist die Umwandlung eines im optischen Gitter gefangenen Vielteilchensystems von einem suprafluiden in einen Mott-Isolator-Zustand. Diese Veröffentlichung gehört zu den am häufigsten zitierten Papers aus der Atom-, Molekül- und optischen Physik und wurde mit dem Leibniz-Preis gewürdigt.