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Vielteilchen-Quantenphysik

Vielteilchen-Quantenphysik © TU Wien

Meistens ist es allerdings extrem kompliziert, ein quantenfeldtheoretisches Modell für eine bestimmte Fragestellung zu entwickeln – besonders dann, wenn es sich um ein System handelt, das aus vielen wechselwirkenden Teilchen besteht.

Nun hat ein Team der TU Wien und der Universität Heidelberg Methoden entwickelt, mit denen man diese Modelle direkt von der Natur ablesen kann. Dadurch wird es möglich, nicht nur zu messen und dann die Resultate mit theoretischen Vorhersagen zu vergleichen, sondern man misst in gewissem Sinn die Theorie selbst. Das soll nun neues Licht in das komplizierte Gebiet der Vielteilchen-Quantenphysik bringen.

Man weiß, dass jede Quantentheorie bestimmten formalen Regeln gehorchen muss – man spricht etwa von Korrelationen, Propagatoren, Vertices, Feynman-Diagrammen, von den Grundbausteinen, die es in jedem quantenphysikalischen Modell gibt. Das Forschungsteam von TU Wien und Universität Heidelberg hat einen Weg gefunden, diese einzelnen Grundbausteine experimentell zugänglich zu machen. So ergibt sich eine empirisch gefundene Quantentheorie für ein Vielteilchensystem, ganz ohne mit Papier und Bleistift arbeiten zu müssen.

„Dass das theoretisch möglich ist, haben wir schon seit einigen Jahren vermutet, aber nicht jeder hat uns geglaubt, dass es tatsächlich funktioniert", erklärt Jörg Schmiedmayer vom Vienna Center of Quantum Science and Technology (VCQ) am Atominstitut der TU Wien. „Nun haben wir gezeigt, dass es tatsächlich klappt – anhand eines speziellen Falls, bei dem die Theorie auch rechnerisch gefunden werden kann. Unsere Messergebnisse liefern genau dieselben Theorie-Bausteine."

Lesen Sie hierzu auch unseren Blogartikel über Maschinenbau: Forschung und Ausbildung in Österreich.

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