Quantenrotation in einer Vielteilchenumgebung

In der Physik Rotation und Drehimpuls sind allgegenwärtige Konzepte. Sie spielen in so un- terschiedlichen Bereichen wie der Reaktionsfähigkeit biologischer Moleküle, der Genauigkeit von Atomuhren und den Sternspektren eine Rolle. In den letzten 70 Jahren hat sich die Quan- tentheorie des Drehimpulses in eine leistungsstarke Maschinerie entwickelt, die häufig zur Be- schreibung von isolierten Quantensystemen verwendet wird. In realistischen Experimenten sind Quantensysteme allerdings selten isoliert. Stattdessen wer- den sie von ihrer Umgebung gestört sei es von einem Gas, einer Lösung, oder Fluktuationen im elektromagnetischen Feld. So eine Umgebung kann die Physik des Systems zutiefst verän- dern und ist experimentell schwer kontrollierbar. Aufgrund der Eigenschaften der Quantenrotation können die mit dem Drehimpuls zusammen- hängenden Eigenschaften ungeheuer komplex werden, selbst wenn nur wenige Partikel mitei- nander wechselwirken. Kürzlich führten Schmidt und Lemeshko ein neues Quasiteilchen, das Angulon, ein. Dieses erlaubt das Problem der Umverteilung des Drehimpulses in Vielkörper- systemen drastisch zu vereinfachen. Die Einführung des Angulons machte es möglich, zuvor experimentell beobachtete Phänomene zu beschreiben und neue Phänomene theoretisch zu entdecken. Allerdings ist der Großteil der Physik dieses neuen Quasiteilchen noch zu entde- cken. Das Ziel dieses Antrags ist, die Grundlagen der Angulon Theorie zu entwickeln, die die Ei- genschaften von Quantenrotationen in einer Vielkörperumgebung quantitativ beschreibt. Der Fokus liegt sowohl auf den grundlegenden Eigenschaften dieses neuen Quasiteilchens, als auch auf der Anwendung in Experimenten auf dem neusten Stand der Technik. In einer umfassenderen Sichtweise wird die Theorie als Grundstein dienen um den Transfer von orbitalen Drehimpuls im Kontext der Physik der kondensierten Materie und der chemi- schen Physik zu verstehen.

In der Physik Rotation und Drehimpuls sind allgegenwärtige Konzepte. Sie spielen in so unterschiedlichen Bereichen wie der Reaktionsfähigkeit biologischer Moleküle, der Genau-igkeit von Atomuhren und den Sternspektren eine Rolle. In den letzten 70 Jahren hat sich die Quantentheorie des Drehimpulses in eine leistungsstarke Maschinerie entwickelt, die häufig zur Beschreibung von isolierten Quantensystemen verwendet wird. In realistischen Experimenten sind Quantensysteme allerdings selten isoliert. Stattdessen werden sie von ihrer Umgebung gestört - sei es von einem Gas, einer Lösung, oder Fluk-tuationen im elektromagnetischen Feld. So eine Umgebung kann die Physik des Systems zutiefst verändern und ist experimentell schwer kontrollierbar. Aufgrund der Eigenschaften der Quantenrotation können die mit dem Drehimpuls zu-sammenhängenden Eigenschaften ungeheuer komplex werden, selbst wenn nur wenige Partikel miteinander wechselwirken. 2015 führten Schmidt und Lemeshko ein neues Qua-siteilchen, das Angulon, ein. Dieses erlaubt das Problem der Umverteilung des Drehimpul-ses in Vielkörpersystemen drastisch zu vereinfachen. Die Einführung des Angulons machte es möglich, zuvor experimentell beobachtete Phänomene zu beschreiben und neue Phä-nomene theoretisch zu entdecken. Allerdings war der Großteil der Physik dieses neuen Quasiteilchen damals noch zu entdecken. Im Laufe dieses FWF Projekts wurden die Grundlagen der "Angulon Theorie" entwickelt, die die Eigenschaften von Quantenrotationen in einer Vielkörperumgebung quantitativ be-schreiben kann. Der Fokus lag sowohl auf den grundlegenden Eigenschaften dieses neuen Quasiteilchens, als auch auf der Anwendung in Experimenten auf dem neusten Stand der Technik. In einer umfassenderen Sichtweise wird die Theorie als Grundstein dienen um den Trans-fer von orbitalen Drehimpuls im Kontext der Physik der kondensierten Materie und der chemischen Physik zu verstehen.