Für seine Forschung an kleinen Quantensystemen wird der Physiker Prof. Dr. Henning Moritz mit einem Starting Grant über 1,2 Millionen Euro des Europäischen Forschungsrats (ERC) ausgezeichnet. Die ERC Starting Grants unterstützen grundlagenorientierte Pionierforschung herausragender junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Das Ziel von Professor Moritz Forschung ist es, Modellsysteme zu bauen, in denen quantenmechanische Phänomene direkt beobachtet werden können. Besonders spektakulär sind in diesem Zusammenhang dünne Wolken von Atomen, die durch Laserstrahlen abgebremst werden: Immer, wenn die Atome auf einen Laserstrahl zufliegen, streuen sie ein Photon und werden durch den Rückstoß langsamer. Durch die damit einhergehende Abkühlung wurden Temperaturen von nur wenigen Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt erreicht, die wohl kältesten Temperaturen im All. Bei diesen Temperaturen findet ein faszinierender Phasenübergang zu einem sogenannten Bose-Einstein Kondensat statt. Alle Atome verhalten sich absolut gleich und werden suprafluide; das heißt, sie fließen ohne Reibung durch Kanäle aus Licht.
Ein verwandtes Phänomen findet auch bei der Supraleitung statt. Hier fließt Strom in Form von Elektronen reibungsfrei durch die periodischen Gitter von Metallen. Leider gibt es noch keine Materialien, die auch bei Raumtemperatur supraleitend sind, was auch an dem noch unzureichenden Verständnis für die zentralen Mechanismen der Hochtemperatursupraleitung gilt.
An dieser Stelle setzt das geförderte Forschungsvorhaben an. Um Supraleitung und andere stark korrelierte Quantenphänomene besser zu verstehen, realisiert die Forschungsgruppe von Prof. Moritz Modellsysteme, in denen sich die zentralen Fragestellungen mit ultrakalten Atomen und Laserstrahlen nachstellen lassen. Ziel ist es, die Bewegung und das Verhalten weniger fermionischer Atome in suprafluiden oder isolierenden Quantenphasen direkt mit einem hochauflösenden Mikroskop zu beobachten. Die Erkenntnisse, die in diesem „Sandkasten aus Licht“ gewonnen werden, können hoffentlich eines Tages zum Verständnis stark korrelierter Quantensysteme und Hochtemperatursupraleiter beitragen.
Henning Moritz ist seit 2010 Professor an der Universität Hamburg. Vorher studierte er an den Universitäten Heidelberg und Cambridge und forschte als Doktorand und Postdoktorand an der ETH Zürich. Er ist auch an den Forschungsaktivitäten im Sonderforschungsbereich SFB925 und dem Bundesexzellenzcluster CUI beteiligt.