Ultrakalte Quantengase 2
Ultra Cold Quantum Gases 2

I. BEC im idealen Gas
  1. Kohärenzeigenschaften
  2. Interferenz von Kondensaten
II. Das schwach wechselwirkende BEC
  3. Kalte Stöße in dünnen Gasen
  4. Gross-Pitaevskii-Gleichung
  5. Mean-Field-Ergebnisse für die atomare Dichte
  6. Bogoliubov Anregungen
  7. Suprafluidität
  8. Quantisierte Wirbel
III. Stark wechselwirkende Systeme
  9. Optische Gitter
  10. Feshbach-Resonanzen und Molekül-Assoziation
  11. Fermionen und BCS-BEC-Crossover

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul sind die Studierenden in der Lage:

• grundlegende Eigenschaften des idealen Bose-Einstein-Kondensats zu verstehen
• Modelle zur Beschreibung schwacher Wechselwirkung in einem Kondensat in verschiedenen Situationen anzuwenden
• physikalische Effekte ultrakalter Quantengase im stark wechselwirkenden Regime zu verstehen

Grundkenntnisse in Quantenmechanik (PH0007), Atomphysik (PH0016), Elektrodynamik  (PH0006) und statistischer Physik (PH0008). Vorherige Teilnahme am Modul „Ultrakalte Quantengase 1“ (PH2124) ist hilfreich, aber nicht zwingend.

Dieses Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung.

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert. Dabei werden auch mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die Konzepte erklärt, die relevant für die in der Vorlesung behandelten wissenschaftlichen Fragestellungen sind. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytische Denkvermögen gefördert. Die Vorlesungsunterlagen enthalten ein Verzeichnis von Lehrbüchern, Übersichtartikeln und Originalarbeiten, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche erleichtern. Die Studierenden werden angeleitet die in der Vorlesung erläuterten Themen anhand dieser Literatur und durch eigene Recherche selbständig zu vertiefen.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen die Lerninhalte vertieft, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig anwenden und erklären können.

PowerPoint, Tafelarbeit, Vorlesungsskript, Übungsblätter

• C.J. Pethick & H. Smith: Bose-Einstein condensation in dilute gases, Cambridge University Press, (2008)
• L. Pitaevskii & S. Stringari: Bose-Einstein Condensation, Clarendon Press, (2003)

Es findet eine mündliche Prüfung von 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Woher kommt die Gross-Pitaevskii-Gleichung?
• Welche Eigenschaften haben quantisierte Wirbel in einem BEC?
• Wie entsteht der Quantenphasenübergang zum Mott-Isolator?

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.