Ein Fenster zur Quantenebene
Über die verschiedenen Gebiete der wissenschaftlichen Forschung und der Physik hinweg offenbaren sich langsam aber sicher die in mechanischen Objekten ablaufenden quantenmechanischen Phänomene. Wir sind der Beobachtung dieser verschiedenen Phänomene näher als je zuvor, ganz egal, ob es sich um den Nanometer-, Zentimeter- oder Kilometerbereich, d. h. Oszillatoren für den winzigen Maßstab oder große Gravitationswellendetektoren handelt. Da die in diesen Bereichen arbeitenden Wissenschaftler ihre Ergebnisse unabhängig voneinander vorlegen, wird es immer deutlicher, dass eine einheitliche Basis und gemeinsame Ziele in Bezug auf Quanteneffekte in mechanischen Systemen in Erscheinung treten müssen. Neuartige Laserkühlungsverfahren haben Quantenphänomene wie etwa Quantenrückwirkung, Grundzustandskühlung und nicht-klassischen Bewegungszustände leichter erfassbar gemacht. So kündigt sich sogar ein neues Forschungsgebiet an - die sogenannte Quantenoptomechanik. Das Projektteam verfolgt somit - den Fachbegriffen nach - das Ziel, quantenmechanische Phänomene in Bezug auf makroskopische mechanische Objekte zu beobachten. Man arbeitet an der Darstellung von Quantenphänomenen mechanischer Objekte in Form toroidaler, monolithischer Mikrokavitäten. Das Team konnte seine Ziele bereits erreichen, was teilweise auf die Entwicklung eines kryogenen Apparats zum Erzeugen von Mikrokavitäten bei niedrigen Temperaturen und zum Beobachten der Resultate zurückzuführen ist. Das Team untersuchte außerdem Mikrostrukturen mit Hilfe einer neuen Technik, die optomechanische Eigenschaften bei sehr niedrigen Lichtintensitäten misst. Aus diesen Experimenten konnten zahlreiche Ergebnisse von feiner Granularität und Genauigkeit gewonnenen werden. Dabei kamen neuartige Labormethoden und -verfahren zum Einsatz. Zu den modernen Fortschritten zählten neue, ultrasensitive Detektionssysteme, die Entwicklung optischer Resonanzen, die empfindlich auf Nanoresonatorbewegungen reagieren, und vieles mehr. Bei einem weiteren wichtigen Experiment verwendete man Helium 3 und kam zu vielen interessanten Ergebnisse, neuen Effekten und nützlichen Beobachtungen. Nun können andere maßgebliche Experimente durchgeführt werden, die viel neues Licht in die Optomechanik und die Quantenfeldtheorie bringen werden. Damit sollte im Prinzip eine Beobachtung des Quantenstrahlungsdruckrauschens (quantum radiation pressure noise), d. h. Messungen zum Standard-Quantenlimit, sowie auch anderer Quantensignaturen wie der Quantenreibung möglich sein. Dieses Projekt legt das Tempo für diese Entdeckungen vor. Die kommenden Jahre dürften in dieser Hinsicht sehr interessant werden.
