Glühwürmchen, Selbstorganisation, Superradianz und Bose-Einstein Kondensate
Prof. Claus Zimmermann (Physikalisches Institut der Universität Tübingen)

Selbstorganisation ist ein universelles Phänomen, das sich in den unterschiedlichsten Gebieten wieder findet. Glühwürmchen, Fußgänger auf einer Brücke, klatschendes Publikum, gekoppelte Laser, Stapel von Josephson Kontakten sind nur einige Beispiele, die sich alle näherungsweise mit demselben Modell beschreiben lassen. Wir untersuchen Selbstorganisation mit kalten Atomen, die mit dem Licht eines optischen Ringresonators in Kontakt kommen und zusammen ein selbstorganisierendes System bilden. Es kommt zu einer kollektiven Instabilität die bereits vor Jahren unter dem Stichwort CARL (collective atomic recoil laser) diskutiert aber erst in unserem Experiment erstmals realisiert wurde. Das Phänomen ist eng verwandt mit superradianter Rayleigh-Streuung wie sie an Bose-Einstein-Kondensaten bereits untersucht wurde. Unter Hinzunahme eines Resonators können wir die Kohärenzzeit des Systems entscheidend verlängern und Superradianz nicht nur mit Kondensaten sondern auch mit thermischen Atomen beobachten. In beiden Fällen lassen sich die Beobachtungen durch ein rein klassisches Modell gut beschreiben. In Zukunft sollten sich aber mit unserem Aufbau auch erstmals echte Quantenselbstorganisation beobachten lassen.