FOR 760: Scattering Systems with Complex Dynamics
Final Report Abstract
Thema der Forschergruppe waren die Streueigenschaften komplexer Quantensysteme. Die Streutheorie bildete dabei einen gemeinsamen Rahmen für eine große Vielfalt unterschiedlicher physikalischer Phänomene, vom Emissionsverhalten optischer Mikrokavitäten über die Beobachtung von Monsterwellen beim Transport von Mikrowellen und die Nutzung von Nichtlinearitäten in optischen Fasernetzwerken, bis hin zur Transmission von Materiewellen durch maßgeschneiderte Potentiallandschaften. Dabei gab es drei Hauptschwerpunkte: Im Schwerpunkt T1 ging es um die Korrespondenz zwischen den klassischen und den quantenmechanischen Eigenschaften komplexer Systeme. Ein wissenschaftlicher Höhepunkt aus der ersten Förderungsperiode waren die Untersuchungen zum Abstrahlungsverhalten deformierter Mikrokavitäten. öohepunkte aus der zweiten Förderungsperiode waren die Mikrowellenuntersuchungen zu den Spektraleigenschaften von n-Scheiben-Streusystemen und das semiklassische Verständnis des quantenmechanischen Tunnels zwischen getrennten Bereichen des klassischen Phasenraums. Im zweiten Schwerpunkt T2 wurde das Wechselspiel zwischen zufälligem und deterministischen Transport untersucht. Höhepunkt in der ersten Förderungsperiode war der Nachweis der Anderson-Lokalisierung in einem Mikrowellenstreusystem mit Hilfe der Fidelity, einem quantenmechanischem Maß für die quantenmechanische Stabilität eines Systems. Höhepunkte in der zweiten Periode waren die Untersuchung von Verzweigungsstrukturen beim Transport von Mikrowellen durch eine Landschaft von statistisch verteilten Streuern und die erste experimentelle Realisierung von PT-symmetrischen Materialien mit optischen Glasfasern, die den Nachweis einer unidirektionalen Unsichtbarkeit erbracht hat. Der dritte Schwerpunkt T3 behandelte das Streuverhalten kohärenter Vielteilchensysteme. Ein Höhepunkt war die Beobachtung, dass Nichtlinearitäten zu einer Umkehrung des Vorzeichens der schwachen Lokalisierung führen können. Unter schwacher Lokalisierung versteht man die Interferenz zwischen zwei Streupfaden, die sich nur in der Durchlaufrichtung voneinander unterscheiden. Ein anderer Höhepunkt war die erstmalige experimentelle Demonstration, dass Atome in Ensembles von 100-1000 Teilchen einzeln gezählt werden können. Damit hat man die ultimative Kontrolle der effektiven Planckschen Konstante, die über die Zahl der Atome in dem Kondensat bestimmt ist.
