Materiewellenoptik mit levitierten Nanopartikeln

Levitierte Optomechanik untersucht die Dynamik und Kontrolle von in optischen Dipolfallen im Vakuum gefangenen Silica-Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 50 nm bis 1 µm. Aufgrund ihrer extremen mechanischen Isolation eignen sich solche Systeme hervorragend für hochsensitive Kraft- und Beschleunigungssensoren. Darüber hinaus stellen sie eine vielversprechende Plattform für Materiewelleninterferometrie dar, insbesondere mit dem Ziel, quantenmechanische Effekte bei vergleichsweise großen Massen experimentell zu demonstrieren. Bisherige Interferometriekonzepte mit levitierten Nanopartikeln basieren überwiegend auf Nahfeldinterferometrie im Talbot-Lau-Schema und erfordern die Verwendung periodischer Gitterstrukturen. Diese Ansätze sind jedoch durch lange Evolutionszeiten limitiert, was sie anfällig für Dekohärenzeffekte wie Restgasstöße oder thermische Emission macht. In diesem Vortrag stellen wir ein neuartiges Interferometriekonzept für levitierte Nanopartikel vor, das vollständig ohne materielle oder optische Gitterstrukturen auskommt. Der vorgestellte Ansatz erlaubt die Realisierung der Interferenz in deutlich kürzeren Zeiten und reduziert dadurch die Auswirkungen von Dekohärenz signifikant. Dies eröffnet neue Perspektiven für skalierbare Materiewelleninterferometrie mit Nanopartikeln und stellt einen wichtigen Schritt hin zu interferometrischen Experimenten im bislang unerreichten Massenbereich dar, welche langfristig zum Beispiel als Gravimeter oder Trägheitkraftsensoren verwendet werden können.