„Was genau machst du da eigentlich?“ werde ich oft gefragt, wenn ich über mein Doktorat in experimenteller Quantenoptik erzähle. Meine Antwort: Oft stehe ich im Labor und verwende einen Aerosolzerstäuber (aus einem Asthmagerät ausgebaut), um winzige Glaskügelchen in eine Vakuumkammer zu laden. Auf diese richte ich einen sehr starken Laserstrahl, und wenn ich dann auf meinem Oszilloskop ein gutes Signal ablesen kann, freue ich mich darüber.
Was hat das mit Quantenphysik zu tun? Wer schon einmal etwas über Quantenmechanik gehört hat, weiß, dass sich diese Wissenschaft in sehr kleinen Dimensionen abspielt. Beispielsweise können Prozesse innerhalb von einzelnen Atomen quantenphysikalisch beschrieben werden. In unserem alltäglichen Leben bekommen wir von dieser Quantenwelt allerdings wenig mit, denn: Je größer ein Objekt, desto schwieriger wird es, Quanteneffekte daran zu messen. Umgekehrt verhält es sich mit der Gravitation: Je kleiner die zwei beteiligten Objekte sind, desto trickreicher muss man vorgehen, um diese winzige Kraft messen zu können.
In unserer Forschungsgruppe arbeiten wir daran, diese zwei Bereiche der Physik experimentell miteinander zu verbinden. Einerseits sind viele meiner Kolleg*innen damit beschäftigt, genaue Messmethoden zu entwickeln, um die Gravitation zwischen immer kleineren Körpern zu messen (momentan liegt der Rekord unter 100 mg). Andererseits arbeiten wir mit unseren Glaskügelchen (etwa tausendmal kleiner als der Durchmesser eines Haares), die wir mit Hilfe von Laserlicht in einer Position festhalten und in ihrer Bewegung einschränken, bis sie sich im sogenannten Grundzustand befinden, wo Quantenphänomene messbar werden. Das wollen wir für immer größere Teilchen durchführen, bis wir eines Tages Quanteneffekte messen können, die durch die Gravitation der Kügelchen ausgelöst werden.
Dieses Forschungsfeld ist für mich unglaublich faszinierend, weil wir darin auf ganz grundlegende Fragen stoßen, wie unsere Welt funktioniert. Meine ersten Vorlesungen über Quantenphysik habe ich im Bachelorstudium im Sommersemester 2020 gehört. Vielleicht weil zu der Zeit alle Lehrveranstaltungen wegen Corona online stattfanden, hat mich dieses Thema schon damals besonders beeindruckt. Im Masterstudium habe ich dann in mehreren Sommerpraktika Erfahrungen mit der experimentellen Arbeit in dem Bereich gesammelt. Mit meiner Masterarbeit habe ich thematisch einen Abstecher in die Biophysik gemacht, aber jetzt bin ich wieder zurück in der Quantenoptik. Ich freue mich, dass ich mich im Rahmen meines Doktorats so intensiv damit beschäftigen kann.
Barbara hat Physik studiert und ist Doktorandin in der Aspelmeyer/Kiesel Gruppe.
