Schockwellen in Superflüssigkeiten und quantisierte Wirbel

Meine Forschung wird sich auf die superfluessigen Eigenschaften von Bose-Einstein Kondensaten (BECs) konzentrieren. Dieser neue Materiezustand (ertsmals 1995 erzeugt) hat enormes Interesse in the Physik hervorgerufen, und die an den ersten Experimenten beteiligten Wissenschafter wurden 2001 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Ein BEC entsteht, wenn bosonische Atome auf sehr niedrige Temperaturen gekuehlt werden (weniger als ein Millionstel Grad ueber dem absoluten Nullpunkt). Dann ueberlappen die thermischen de-Broglie Wellen der einzelnen Atome und bilden eine Einheit (man koennte es auch als ein "Superatom" bezeichnen), die durch eine einzige kohaerente Wellenfunktion beschrieben wird. Waehrend meiner Forschung in Harvard plane ich an einem groesseren Programm zu arbeiten, das die Anwendungen von ultra-langsamem und gestopptem Licht in BECs zum Thema hat. Die Gruppe in Harvard hat kuerzlich beobachtet, dass Lichtpulse spektakulaer abgebremst (auf weniger als 1 Meile pro Stunde) und raeumlich komprimiert werden koennen. Es gelang ihnen auch, das Licht voellig zu stoppen, es in einem Kondensat zu speichern, und dann nach einigen Millisekunden Verzoegerung wieder hervorzubringen. Gerade erst hat die Gruppe in Harvard eine "Strassensperre" fuer Licht erzeugt, mit welcher sie Lichtpulse um einen Faktor von 100 Millionen auf Laengen von ungefaehr 2 mm komprimiert hat. Diese bemerkenswerten Errungenschaften bilden die perfekte Basis fuer mich, hier anzuknuepfen. Ich plane genauer zu untersuchen, wie die Ausbreitung von solch ultra- langsamen und komprimierten Lichtpulsen zum Analog von Schockwellen und der Erzeugung von Solitonen und Wirbeln (englisch.:vortices) fuehrt. Solitonen findet man in vielen Gebieten der Physik, der Ingenieurswissenschaften und der Materialkunde, und es gibt sogar gewisse Analogien zwischen vortices und schwarzen Loechern. Ich schlage vor, die vortex-vortex Streuprozesse zu untersuchen, deren Eigenschaften eine offene Frage und von grossem Interesse sind. Man glaubt, dass diese Streuprozesse verantwortlich fuer die Mechanismen sind, durch welche Dissipation in einer Superfluessigkeit hervorgerufen wird. Dazu gibt es auch interessante Parallelen mit der Bedeutung von Vortices fuer den Widerstand in Supraleitern. Das ist ein weiteres Beispiel fuer die breite Gueltigkeit der geplanten Forschung.