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Es war bisher nur mit Einschränkungen möglich, die Wellenfunktion eines einzelnen Atoms zu kontrollieren. Den Forschern vom Bonner Institut für Angewandte Physik um Professor Dr. Dieter Meschede ist nun aber genau das gelungen. Sie arbeiteten dabei mit einzelnen Caesium-Atomen, die sie mit einer Art Pinzette aus Licht festhielten. Man kann sich so ein Caesiumatom als ein Kind vorstellen, das auf einer Schaukel sitzt. Die Wellenfunktion beschreibt, wie sehr die Schaukel hin- und herschwingt. Um das Kind höher schwingen zu lassen, versetzt die Mama der Schaukel einfach einen Schubs. Je stärker dieser Schubs, desto größer die Auslenkung: Die Wellenfunktion der Schaukel ändert sich. In der Welt der Atome ist das nicht so einfach. Das liegt an den Quanteneffekten, die in der Mikrowelt zum Tragen kommen und der atomaren Wellenfunktion somit nur festgelegte Profile erlauben. So muss der Schubs genau die passende Stärke haben, damit er etwas bewirkt. Ist er zu klein oder zu groß, ändert sich an der Schaukelschwingung gar nichts. Es gibt aber noch eine zweite Einschränkung: Die Wellenfunktionen vor und nach dem Schubs müssen eine gewisse Ähnlichkeit aufweisen - Physiker sprechen von "Überlappung". "Wir haben nun unser Atom mit Mikrowellenstrahlung angeregt, ihm also einen Schubs versetzt", erklärt der Bonner Physiker Dr. Artur Widera. "Mikrowellen lassen sich sehr gut kontrollieren. Wir konnten die zugeführte Energiemenge daher extrem präzise einstellen." Normalerweise hätte der Schubs dieser Strahlung nicht ausgereicht, um die Bewegung des Caesiums zu verändern. Die Forscher haben nun aber gewissermaßen den Aufhängepunkt der Atomschaukel um wenige Millionstel Millimeter im Raum verschoben. "Dadurch konnten wir den Wellenfunktionsüberlapp genau so einstellen, dass der Mikrowellen-Schubs doch zu einer Änderung der Schaukelbewegung führte." "Wir können so erstmals die Wellenfunktion von Atomen mit hoher Präzision ändern", sagt Wideras Kollege Leonid Förster. "Damit können wir in der Schaukelbewegung der Atome beispielsweise Informationen speichern. Außerdem ist es denkbar, die Bewegung mit dieser Methode komplett zu stoppen. So ließen sich Atome bis zu ihrem Grundzustand nahe am absoluten Nullpunkt kühlen."
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