LFU:online

Am Ende dieses Kurses können die Studierenden:

•  Die Eigenschaften und das Verhalten von Quantengasen beschreiben und dabei zwischen Bose-Einstein-Kondensaten und entarteten Fermi-Gasen unterscheiden.
• Theoretische Methoden anwenden, um Quantengasexperimente für grundlegende Vielteilchenphänomene zu interpretieren.
• Die experimentellen Techniken zur Untersuchung von Quantengasen verstehen.
• Methoden der Wechselwirkung und Zustandskontrolle verstehen.
• Aktuelle Forschungen in den Bereichen Quantensimulation und Kalte Atome kritisch bewerten.

Dieser Kurs bietet eine Einführung in quantenentartete Gase mit Schwerpunkt auf der experimentellen Physik von Bose-Einstein-Kondensaten und entarteten Fermi-Gasen. Er schlägt eine Brücke zwischen Quanten-Vielteilchentheorie und Laborpraxis und bereitet die Studierenden auf das Verständnis und die Analyse modernster Experimente in den Bereichen Quantensimulation, Suprafluidität und ultrakalter Materie vor.

Der Kurs betont, wie einfache atomare Systeme als Quantenanaloga für komplexe Modelle kondensierter Materie dienen können und bietet eine ideale Plattform für die Erforschung starker Korrelationen, Quantenphasenübergänge und Nichtgleichgewichtsszenarien. Er richtet sich an Studierende mit Vorkenntnissen in Quanten- und statistischer Mechanik. Die Themen Einfangen und Abkühlen im ultrakalten Regime werden in diesem Kurs nicht behandelt.

Tafelvorlesung, gelegentlich mit ppt-Folien, Notizen auf OLAT verfügbar. Computergestützte Übungen und Problemlösung mit numerischen Methoden.

Die Endnote setzt sich zusammen aus einer schriftlichen Hausaufgabe zur Mitte des Semesters und einem exam.

"Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases" by C. J. Pethick & H. Smith

"Quantum Gas Experiments" edited by P. Törmä and K. Sengstock (review-style)

"Ultracold Atoms in Optical Lattices" by Maciej Lewenstein et al.

Nobel lectures by Cornell, Wieman, and Ketterle (2001)

Review articles in Reviews of Modern Physics (e.g., Bloch, Dalibard, Zwerger 2008)

Empfohlene Bachelor-Kurse: Elektromagnetismus und Optik (@ UIBK: Physik 2, Theoretische Physik 3), Quantenmechanik, Statistische Mechanik.