[2011-08-03] Elmar Haller wurde von der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft für die beste Dissertation des Jahres aus dem Bereich der Atom-, Molekül- und Optischen Physik ausgezeichnet. Der erfolgreiche Nachwuchsphysiker forscht in der Arbeitsgruppe von Rudolf Grimm und Hanns-Christoph Nägerl am Institut für Experimentalphysik.
Nach einem strengen Auswahlverfahren stellten sich Mitte Juni in Atlanta, USA, vier Nachwuchswissenschaftler im Rahmen der 42. Jahrestagung der Division of Atomic, Molecular, and Optical Physics (DAMOP) der American Physical Society (APS) dem Wettbewerb um die Auszeichnung für die beste Dissertation aus dem Bereich der Atom-, Molekül- und Optischen Physik. Der Innsbrucker Experimentalphysiker Elmar Haller setzte sich mit seiner Präsentation vor knapp 1000 Konferenzteilnehmern gegen die Konkurrenten aus renommierten amerikanischen Universitäten (Stanford, Caltech, Boulder) souverän durch. Neben der internationalen Anerkennung konnte Haller auch 2500 Dollar Preisgeld mit nach Hause nehmen. „Das ist ein sehr beachtlicher Erfolg“, freut sich Rudolf Grimm über den erfolgreichen Nachwuchs aus den eigenen Reihen. „Elmar Haller hat sich mit einem brillanten Vortrag gegen die starke Konkurrenz durchgesetzt.“ Der in Hannover geborene Deutsche studierte beim Österreicher Jörg Schmiedmayer an der Universität Heidelberg Physik. Seit 2005 forscht Haller in der Arbeitsgruppe von START-Preisträger Hanns-Christoph Nägerl und Wittgenstein-Preisträger Rudolf Grimm am Institut für Experimentalphysik. Im Vorjahr wurde er an der Universität Innsbruck promoviert.
Quantenphysik in einer Dimension
In seiner Doktorarbeit beschäftigt sich Elmar Haller mit ultrakalten Atomen in eindimensionalen Quantensystemen. „Eindimensional bedeutet, dass die Bewegung der Atome auf eine Raumrichtung eingeschränkt wird“, erklärt der Physiker. „In der Quantenwelt lässt sich so etwas perfekt realisieren, die Atome können sich wirklich nur entlang einer Richtung bewegen.“ Im Rahmen der Dissertation hat Haller erstmals sogenannte „Einschluss-induzierte Resonanzen“ nachgewiesen, die entstehen, weil Atome unter diesen Bedingungen anders als üblich mit einander stoßen. Wechselwirkungseffekte äußern sich in diesen niedrigdimensionalen Systemen wesentlich dramatischer als im dreidimensionalen Raum. Solche Strukturen sind deshalb für die Physik von besonderem Interesse. Ändert man zum Beispiel plötzlich die Wechselwirkung von stark abstoßend auf stark anziehend, dann stabilisiert die geordnete Anordnung die Teilchen gegen den eigentlich zu erwartenden Kollaps des Gases. Die Physiker um Haller konnten in Innsbruck zeigen, dass die Teilchen trotz starker Anziehung weiter getrennt bleiben. „Ultrakalte Atome in niedrigen Dimensionen eignen sich hervorragend, um komplexe Transportphänomene, wie sie in Festkörpern vorkommen, im Labor zu untersuchen“, sagt Elmar Haller. Trotz der großen zukünftigen Bedeutung für die Nanoelektronik wird zum Beispiel die Bewegung von Elektronen in sehr dünnen Quantendrähten bis heute nicht verstanden. Schon ein kleines Hindernis kann den Fluss der Teilchen in einem eindimensionalen, stark geordneten Gas unterbinden. In seiner Doktorarbeit hat Elmar Haller den Übergang zwischen einem freien Fluss der Teilchen und dem Festhalten aller Teilchen durch eine Störung nachgewiesen, ein Ergebnis, das in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde.