Fundamentale Physik für die Metrologie

Atomphysik für die Metrologie: Dieser Bereich beteiligt sich an der Entwicklung neuer theoretischer Ansätze zur Beschreibung der Struktur von Mehrelektronen- Atomen und deren Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung. Diese Entwicklung wird dazu dienen, das Standardmodell der fundamentalen Teilchen und Wechselwirkungen im Niederenergiebereich zu testen und die Genauigkeit atomarer Uhren zu verbessern. Dies wiederum ermöglicht neue und höchst präzise Zeit- und Längennormale. Die Untersuchungen erfolgen in enger Kooperation mit dem Institut QUEST, das sich mit experimenteller Atomphysik befasst.

Atomtronik für die Metrologie: Dieser Bereich beschäftigt sich mit metrologischen Anwendungen kondensierter Quantengase. Kondensierte Bose- und Fermigase versprechen zahlreiche neue metrologische Anwendungen in allen Bereichen der Physik, u. a. in der Atomtronik, einer möglichen Alternative der Elektronik für spezielle Applikationen. Mit geeigneten Computersimulationen wird untersucht, wir ob und wie übliche elektronische Bauteile (Widerstand, Induktivität oder Kapazität) in der Atomtronik realisiert werden können. Darüber hinaus beschäftigt sich das Insttitut mit Analoga z. B. von Josephson-Brücken.

Magnetische Phasenübergänge und Spintronik: Phasenübergänge sind wichtige Fixpunkte für die Definition metrologischer Skalen makroskopischer Größen wie z. B. der Temperatur. Das Institut untersucht die Charakteristika von Quantenphasenübergängen und topologischen Phasenübergängen in Spinsystemen, die sich grundlegend von klassischen Phasenübergängen unterscheiden. Dazu dienen umfangreiche Computersimulationen. Realisiert werden solche Systeme sowohl in Festkörpern wie auch neuerdings in mit Quantengasen gefüllten optischen Gittern.

Neben den eigenen Forschungsarbeiten unterstützt das neue Institut die mehr experimentell orientierten Fachabteilungen bei schwierigen, eher theoretischen Problemen und versucht, neue Wege und Ziele metrologischer Forschung aufzuzeigen.