Challenges and Prospects of Low‐Dimensional Quantum Gases

Vom 23. bis zum 27. März fand dieses binationale WE-Heraeus-Seminar mit mehr als 80 Teilnehmenden aus Brasilien, Deutschland sowie anderen Ländern in São Paulo statt. Tagungsort war das zentral gelegene Principia Institut. Die Organisation vor Ort wurde tatkräftig durch das South American Institute for Fundamental Research (SAIFR) unterstützt, welches das International Center for Theoretical Physics (ICTP) gemeinsam mit brasilianischen Institutionen gegründet hat. Plenarvorträge und Postersitzungen wurden ebenso wie Mahlzeiten und die Exkursion im Stadtpark Ibirapuera genutzt, um die aktuellen Herausforderungen und Perspektiven niedrigdimensionaler Quantengase intensiv zu diskutieren. Da die brasilianischen und die deutschen Wissenschaftler komplementäre Forschungsgebiete abdeckten, ergänzten sich ihre Expertisen hervorragend.

Thematisch konzentrierte sich das Seminar auf vier aktuelle Forschungsgebiete. So lassen sich mit zweidimensionalen Quantengasen Eigenschaften simulieren, die in ihren dreidimensionalen Pendants nicht existieren. Dazu gehören beispielsweise der fraktionale Quanten-Hall-Effekt oder die Bindung bzw. Trennung von Vortex-Antivortex-Paaren, die für den Berezinskii-Kosterlitz-Thouless-Phasenübergang verantwortlich sind. Ein weiteres Thema waren Bose-Gase in Blasenfallen, die in Mikrogravitation auf der Internationalen Raumstation (ISS) realisiert werden. Diese Experimente versprechen die Möglichkeit, in naher Zukunft auch ein Bose-Einstein-Kondensat auf einer zweidimensionalen gekrümmten Mannigfaltigkeit zu untersuchen. Zudem wurde erörtert, unter welchen Voraussetzungen Photonen nicht nur in farbstoffgefüllten Mikroresonatoren, sondern auch in Halbleiterlaser-Plattformen kondensieren. Dies warf die Frage auf, ob photonische Bose-Einstein-Kondensate weiter verbreitet sind, als bislang angenommen wurde. Schließlich erlauben eindimensionale Gitter mit Hilfe bosonischer oder fermionischer Atome, fraktionale Quantenstatistiken zu realisieren. Dies führt zu einem tieferen Verständnis der faszinierenden statistischen Wechselwirkung, die aufgrund der Ununterscheidbarkeit identischer Quantenteilchen allgegenwärtig ist. So ist es z.B. denkbar, künftig statistisch induzierte Phasenübergänge zu beobachten.

Das binationale WE-Heraeus-Seminar bot eine willkommene Gelegenheit, bestehende Kollaborationen zu vertiefen und neue Formen der Zusammenarbeit zu initiieren. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung im Namen aller Teilnehmenden, dass sie diesen wertvollen Austausch ermöglichte.

Prof. Dr. Arnaldo Gammal, Universidade de São Paulo, Brasilien

PD Dr. Axel Pelster, RPTU Kaiserslautern-Landau

Prof. Dr. Ednilson Santos, Universidade Federal de São Carlos, Brasilien