Datum: 19. Mai 2015, Nr. 37_DFG

Von Rydberg-Atomen bis schwingungsarmen Leichtbauteilen

Zwei neue DFG-Schwerpunktprogramme an der Universität Stuttgart

Gleich zwei von 18 neuen Schwerpunktprogrammen (SPP) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) werden derzeit an der Universität Stuttgart eingerichtet: Das Schwerpunktprogramm „Giant Interactions in Rydberg Systems“ zielt auf die Erforschung der Physik so genannter Rydberg-Atome mit ihren vielfältigen wissenschaftlichen und technologischen Einsatzmöglichkeiten. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Calm, Smooth and Smart“ untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sich die Schwingungsanfälligkeit von Leichtbaustrukturen und anderen mechanischen Bauteilen minimieren lässt. Mit den DFG-Schwerpunktprogrammen sollen in den kommenden Jahren grundlegende wissenschaftliche Fragestellungen in besonders aktuellen oder sich gerade bildenden Forschungsgebieten untersucht werden.

Schwerpunktprogramm "Giant Interactions in Rydberg Systems (GiRyd)"

Koordinator: Prof. Dr. Tilman Pfau, Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut,
Tel. 0711/685-680 25, E-Mail: t.pfau (at) physik.uni-stuttgart.de, http://giryd.de

Das SPP GiRyd bildet eine deutschlandweite interdisziplinäre Plattform für Forschungsarbeiten, die sich mit den außergewöhnlich starken Wechselwirkungen von Rydberg-Atomen beschäftigen. Rydberg-Atome sind Atome, die über energetisch sehr hoch angeregte Elektronen und damit ein sehr großes Dipolmoment verfügen, was außergewöhnlich starke Kopplungen mit sich bringt. Diese Wechselwirkung zwischen Atomen im Rydberg-Zustand ist bis zu 1012 mal größer als zwischen Atomen im Grundzustand. Dies ermöglicht einzigartige Experimente, in denen zum Beispiel ein Atom in einem ausgedehnten Rydberg-Molekül lokal modifiziert wird und dadurch der Zustand eines anderen geändert werden kann. Rydberg-Atome können in vielfältiger Weise genutzt werden: Sie reagieren beispielsweise sehr empfindlich auf elektrische Felder, und einzelne Photonen und eignen sich als Sensoren. Integriert in Festkörpersysteme öffnen sie neue Perspektiven für die Quanteninformationsverarbeitung.

Im Rahmen von GiRyd arbeiten experimentelle und theoretische Gruppen aus der Atomphysik, der Quantenoptik und der Festkörperphysik zusammen. Die Forschungsarbeiten widmen sich sowohl grundlegenden Fragen der Wechselwirkung zwischen einzelnen Atomen über Aggregate bis zur Vielteilchenphysik, aber auch deren Anwendungen in der Sensorik sowie in den Quantentechnologien.

Schwerpunktprogramm „Calm, Smooth and Smart“

Koordinator: Prof. Dr. Peter Eberhard, Universität Stuttgart, Institut für Technische und Numerische Mechanik, Tel: 0711/685-66389, E-Mail: peter.eberhard (at) itm.uni-stuttgart.de

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Calm, Smooth and Smart“ wollen die ebenfalls als Teil eines deutschlandweiten Forschungsverbunds agierenden Stuttgarter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neuartige Möglichkeiten zur gezielten Beeinflussung des Schwingungsverhaltens mechanischer Bauteile identifizieren und diese anschließend nutzbar machen. Das Vorhaben ist ebenso herausfordernd wie dringend, da die aus ökonomischen und ökologischen Gründen heute weit verbreiteten Leichtbaustrukturen besonders schwingungsanfällig sind. Deshalb besteht ein großer Bedarf an innovativen Ansätzen zur Minimierung dieses Problems. So können beispielsweise durch eine Reduktion der Quietschgeräusche von Scheibenbremsen in Kraftfahrzeugen die Belastungen für Mensch und Umwelt deutlich verringert werden. Aber auch in der Biomechanik, etwa beim Entwurf von Prothesen im Mittelohr, im Maschinenbau, zum Beispiel bei der Schwingungsreduktion in Werkzeugmaschinen, in der Baudynamik und in vielen anderen Bereichen der Technik sind diese Fragestellungen zu finden.

Vor diesem Hintergrund will der Verbund zum einen die grundlegenden physikalischen Vorgänge tiefgreifend erforschen und zum zweiten eine Vielzahl praktischer Alltagsanwendungen in den Mittelpunkt der Untersuchungen stellen. Durch die interdisziplinäre Bündelung sowie den zielgerichteten Einsatz der in Deutschland vorhandenen Forschungskapazitäten sowie Kompetenzen verschiedenster Fachdisziplinen in der Mechanik, der Mathematik und der Systemdynamik bietet das Projekt auch hervorragende Möglichkeiten der wissenschaftlichen Nachwuchs- und Gleichstellungsförderung sowie der Kooperation mit internationalen Partnern.

Medienkontakt:

Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de