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Einzelionenwärmekraftmaschine

Fachliche Zuordnung Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268267341
 
Erstellungsjahr 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wir konnten durch die Verwendung einer trapezförmigen Ionenfalle eine Einzelionenwärmekraftmaschine implementieren. Ziel des Projektes war es experimentell zu überprüfen, ob die Gesetze der Thermodynamik bezüglich Wärmekraftmaschinen sich auch auf einzelne Atome anwenden lassen. Dies konnten wir erfolgreich zeigen. Hierzu wurde eine Wärmekraftmaschine vom Sterlingtyp implementiert. Die Rolle der Wärmebäder wurde durch Laserkühlung und elektrisches Rauschen umgesetzt. Die radialen Freiheitsgrade des Ions stellten das Arbeitsmedium dar und der axiale Freiheitsgrad den Arbeitskolben. Da für ein einzelnes Ion die Temperatur mittels Zeitmittelung und nicht Ensemblemittelung definiert werden muss, war es essenziell, dass ein Schwungrad durch den harmonischen Oszillator realisiert wurde, so dass das System eine Zeitmittelung durchführen kann. Dieses Experiment stellt ein Schlüsselexperiment dar, welches in der Fachwelt hohe Beachtung fand, da es die Grundlagen zu weiteren Experimenten im Quantenregime legt. So wurde unsere Publikation von Physics World zu den "top ten breakthroughs" des Jahres 2016 gewählt. Außerdem wurde das Experiment in den Publikumsmedien entsprechend gewürdigt (Deutschlandfunk, Zeitjournal, Zeitungen).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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