de | en

Ultrakalte Quantengase 1
Ultra Cold Quantum Gases 1

Modul PH2124

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2017/8 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8SS 2011

Basisdaten

PH2124 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2124 ist Stephan Dürr.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

I. Atom-Licht Wechselwirkung
   1. Zwei-Niveau-Atom
   2. Dichtematrix  
   3. Bloch-Kugel
   4. Spontane Emission
   5. Ratengleichungen
   6. Laser
II. Kühlung und Fallen
   7. Lichtkräfte
   8. Kühlung atomarer Gase mit Laserlicht
   9. Magnetische Fallen
 10. Verdampfungskühlung
III. BEC im idealen Gas
 11. Bose-Einstein-Kondensation
"Ultrakalte Quantengase 2" folgt im nächsten Semester.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul haben die Studierenden folgende Fähigkeiten erworben:
1. Sie verstehen unterschiedliche Modelle zur Atom-Licht-Wechselwirkung und können diese in verschiedenen Zusammenhängen anwenden.
2. Sie können wichtige Methoden zur Kühlung und Speicherung ultrakalter Gase auf ihre Limitierungen hin analysieren.
3. Sie verstehen die Grundlagen der Bose-Einstein-Kondensation.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Quantenmechanik, Atomphysik, Elektrodynamik und statistischer Physik.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Ultra Cold Quantum Gases 1 Dürr, S. Do, 12:30–14:00, PH 2271
UE 1 Exercise to Ultra Cold Quantum Gases 1 Schmidt, S.
Leitung/Koordination: Dürr, S.
Fr, 10:00–11:30, PH-Cont. C.3203
sowie einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert. Dabei werden auch mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die Konzepte erklärt, die relevant für die in der Vorlesung behandelten wissenschaftlichen Fragestellungen sind. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytische Denkvermögen gefördert. Die Vorlesungsunterlagen enthalten ein Verzeichnis von Lehrbüchern, Übersichtartikeln und Originalarbeiten, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche erleichtern. Die Studierenden werden angeleitet die in der Vorlesung erläuterten Themen anhand dieser Literatur und durch eigene Recherche selbständig zu vertiefen.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen die Lerninhalte vertieft, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig anwenden und erklären können.

Medienformen

Tafelarbeit, Vorlesungsskript, Übungsblätter

Literatur

  • Pethick & Smith: Bose-Einstein condensation in dilute gases
  • Pitaevskii & Stringari: Bose-Einstein Condensation
  • Metcalf & van der Straten: Laser Cooling and Trapping
  • Cohen-Tannoudji, Dupont-Roc & Grynberg: Atom-Photon Interactions

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Wie entsteht das Temperaturlimit der Doppler-Kühlung?
  • Wie funktioniert eine magnetooptische Falle?
  • Warum sind Majorana-Spin-Flips ein Problem in magnetischen Fallen und wie kann Sie vermeiden?

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2125: Ultra Cold Quantum Gases 2 / Ultrakalte Quantengase 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Nach oben