Diplom mit Auszeichnung, Promotion summa cum laude, die erste Professur im zarten Alter von 30: Immanuel Blochs Biografie lässt keinen Zweifel daran, dass man es hier mit einem Überflieger zu tun hat. Doch der Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching zeigt keine Star-Allüren. Mit zügigen Schritten führt er den Besucher an jenen Ort, wo er seine bahnbrechenden Experimente macht.
"Hier auf dem optischen Tisch sieht man jetzt diese Fülle von Optik: Hunderte von Spiegeln, Hunderte von Linsen, Schalter für Licht, mit denen wir die Frequenz der Laser ganz genau kontrollieren können und ganz genau auf die Wellenlänge einstellen, die wir brauchen, um mit den Atomen zu wechselwirken."
Ein Dutzend Laserstrahlen laufen im Zickzack über einen meterlangen Metalltisch. Fünf Jahre lang haben die Forscher an dem Aufbau getüftelt - eine Sisyphos-Arbeit, die irrsinnige Geduld und Hartnäckigkeit erfordert.
"Und all die Optik sieht aus wie so ein Riesen-Legoland an Bauteilen. Es sieht sehr chaotisch aus, aber es ist in der Tat sehr geordnet. Jeder Spiegel von den Hunderten hier hat genau seine Bedeutung und darf nicht dejustiert sein."
Der Versuchsaufbau dient dazu, die Atome ultrakalter Gaswolken einzufangen und nach Lust und Laune zu manipulieren. Immanuel Bloch ist eine Art Quantendompteur. Er lässt die Bausteine der Materie tanzen, um der Natur möglichst genau in die Karten zu schauen. Dass er das Zeug zum Spitzenforscher hat, bewies der in Fulda geborene Forscher schon früh. Mit 28 bekam er den Philip-Morris-Preis, mit 30 wurde er an der Universität Mainz einer der jüngsten Professoren Deutschlands. Es folgten der millionenschwere Leibniz-Preis der deutschen Forschungsgemeinschaft und der Bundesverdienstorden. Wer solche Erfolge vorweisen kann, dem stehen alle Türen offen. Die US-Eliteuniversitäten Harvard und Stanford machten Bloch den Hof. Doch der wechselte 2008 lieber nach Garching. Optimale Arbeitsbedingungen, gesicherte Grundfinanzierung und der direkte Kontakt zu den Studenten der Ludwig-Maximilians-Universität – das war ihm wichtig. Als Max-Planck-Direktor kann er all das haben.
"Und jetzt schauen wir mal in das eigentliche Experiment rein…"
Mit Lichtgittern aus Laserstrahlen setzt der Physiker in einem Stahlkessel tiefgekühlte Rubidium-Atome fest, wie Tischtennisbälle in einem Eierkarton. Das Ergebnis ist eine Art künstlicher Kristall: Tausende Atome, angeordnet in Reih und Glied und jeweils Hundertstel einer Haaresbreite voneinander entfernt. Es ist ein aus Licht und Atomen gebasteltes Modell der Materie.
"Und das Schöne ist eben, dass wir alles in diesem künstlichen Material kontrollieren können. Wir können die Gitterform kontrollieren, wir können die Gitterstärke kontrollieren – alles durch die Laserfelder. Wir können die Wechselwirkung zwischen den Atomen kontrollieren. Und dadurch auch einzelne Effekte an- und ausschalten und dann genau sehen: Was macht diese Komponente jetzt? Was ändert sich, wenn wir jetzt die Wechselwirkung ändern?"
Absolute Kontrolle auf atomarer Ebene – das ist die Vision, die Immanuel Bloch antreibt. Sein Ziel: Die Eigenschaften neuer Werkstoffe vorherzusagen, bevor diese hergestellt werden. So will er Materialforschern auf die Sprünge helfen, die etwa bei der Entwicklung schnellerer Magnetspeicher oder neuartiger Supraleiter oft im Nebel stochern.
"Wir werden die neuen Materialien sicher nicht mit unseren kalten Atomen herstellen. Weil mit ein paar 100 oder 1000 Atomen wird keiner Freude haben an dem Material. Was wir vielleicht voraussagen können ist: Was ist wichtig, um eine gewisse Eigenschaft hervorzurufen? Welchen Knopf muss ich drehen, damit das Material diese Eigenschaften zeigt?"
Die Experimente mit Atomen in Lichtgittern liefern den Materialforschern wertvolle Anregungen. Gut möglich, dass sie der Welt künftig einmal effizientere Elektromotoren oder ultraschnelle Datenspeicher bescheren.
"Wir brauchen fast drei Jahre, um die Experimente aufzubauen. Da muss man einen langen Atem haben und darf sich nicht kleinkriegen lassen durch Rückschläge. Wir hatten schon viele Fälle an Experimenten, wo wir jahrelang nicht voran gekommen sind. Und auf einmal hat es dann geklappt, der Durchbruch. Dann hat man einen anderen Weg gewählt, irgendwie noch einmal probiert – und im vierten Jahr hat es dann geklappt. Da darf man nicht den Mut verlieren. Das ist manchmal schwierig."
Seine Faszination für optische Phänomene lässt dem Atom-Dompteur selbst in der Freizeit keine Ruhe: Er fotografiert viel. Außerdem würde er bei Gelegenheit gern mal einen Pilotenschein machen. Denn trotz seiner Leidenschaft, die Natur auf Ebene der Atome zu ergründen, gewinnt er auch gern Abstand zu den Dingen und genießt den weiten Blick von oben über die Landschaft. Detailversessenheit und Überblick – für Immanuel Bloch ist das kein Widerspruch. Im Gegenteil. Es sind die zwei Seiten einer Medaille, die einen guten Forscher auszeichnen.
"Hier auf dem optischen Tisch sieht man jetzt diese Fülle von Optik: Hunderte von Spiegeln, Hunderte von Linsen, Schalter für Licht, mit denen wir die Frequenz der Laser ganz genau kontrollieren können und ganz genau auf die Wellenlänge einstellen, die wir brauchen, um mit den Atomen zu wechselwirken."
Ein Dutzend Laserstrahlen laufen im Zickzack über einen meterlangen Metalltisch. Fünf Jahre lang haben die Forscher an dem Aufbau getüftelt - eine Sisyphos-Arbeit, die irrsinnige Geduld und Hartnäckigkeit erfordert.
"Und all die Optik sieht aus wie so ein Riesen-Legoland an Bauteilen. Es sieht sehr chaotisch aus, aber es ist in der Tat sehr geordnet. Jeder Spiegel von den Hunderten hier hat genau seine Bedeutung und darf nicht dejustiert sein."
Der Versuchsaufbau dient dazu, die Atome ultrakalter Gaswolken einzufangen und nach Lust und Laune zu manipulieren. Immanuel Bloch ist eine Art Quantendompteur. Er lässt die Bausteine der Materie tanzen, um der Natur möglichst genau in die Karten zu schauen. Dass er das Zeug zum Spitzenforscher hat, bewies der in Fulda geborene Forscher schon früh. Mit 28 bekam er den Philip-Morris-Preis, mit 30 wurde er an der Universität Mainz einer der jüngsten Professoren Deutschlands. Es folgten der millionenschwere Leibniz-Preis der deutschen Forschungsgemeinschaft und der Bundesverdienstorden. Wer solche Erfolge vorweisen kann, dem stehen alle Türen offen. Die US-Eliteuniversitäten Harvard und Stanford machten Bloch den Hof. Doch der wechselte 2008 lieber nach Garching. Optimale Arbeitsbedingungen, gesicherte Grundfinanzierung und der direkte Kontakt zu den Studenten der Ludwig-Maximilians-Universität – das war ihm wichtig. Als Max-Planck-Direktor kann er all das haben.
"Und jetzt schauen wir mal in das eigentliche Experiment rein…"
Mit Lichtgittern aus Laserstrahlen setzt der Physiker in einem Stahlkessel tiefgekühlte Rubidium-Atome fest, wie Tischtennisbälle in einem Eierkarton. Das Ergebnis ist eine Art künstlicher Kristall: Tausende Atome, angeordnet in Reih und Glied und jeweils Hundertstel einer Haaresbreite voneinander entfernt. Es ist ein aus Licht und Atomen gebasteltes Modell der Materie.
"Und das Schöne ist eben, dass wir alles in diesem künstlichen Material kontrollieren können. Wir können die Gitterform kontrollieren, wir können die Gitterstärke kontrollieren – alles durch die Laserfelder. Wir können die Wechselwirkung zwischen den Atomen kontrollieren. Und dadurch auch einzelne Effekte an- und ausschalten und dann genau sehen: Was macht diese Komponente jetzt? Was ändert sich, wenn wir jetzt die Wechselwirkung ändern?"
Absolute Kontrolle auf atomarer Ebene – das ist die Vision, die Immanuel Bloch antreibt. Sein Ziel: Die Eigenschaften neuer Werkstoffe vorherzusagen, bevor diese hergestellt werden. So will er Materialforschern auf die Sprünge helfen, die etwa bei der Entwicklung schnellerer Magnetspeicher oder neuartiger Supraleiter oft im Nebel stochern.
"Wir werden die neuen Materialien sicher nicht mit unseren kalten Atomen herstellen. Weil mit ein paar 100 oder 1000 Atomen wird keiner Freude haben an dem Material. Was wir vielleicht voraussagen können ist: Was ist wichtig, um eine gewisse Eigenschaft hervorzurufen? Welchen Knopf muss ich drehen, damit das Material diese Eigenschaften zeigt?"
Die Experimente mit Atomen in Lichtgittern liefern den Materialforschern wertvolle Anregungen. Gut möglich, dass sie der Welt künftig einmal effizientere Elektromotoren oder ultraschnelle Datenspeicher bescheren.
"Wir brauchen fast drei Jahre, um die Experimente aufzubauen. Da muss man einen langen Atem haben und darf sich nicht kleinkriegen lassen durch Rückschläge. Wir hatten schon viele Fälle an Experimenten, wo wir jahrelang nicht voran gekommen sind. Und auf einmal hat es dann geklappt, der Durchbruch. Dann hat man einen anderen Weg gewählt, irgendwie noch einmal probiert – und im vierten Jahr hat es dann geklappt. Da darf man nicht den Mut verlieren. Das ist manchmal schwierig."
Seine Faszination für optische Phänomene lässt dem Atom-Dompteur selbst in der Freizeit keine Ruhe: Er fotografiert viel. Außerdem würde er bei Gelegenheit gern mal einen Pilotenschein machen. Denn trotz seiner Leidenschaft, die Natur auf Ebene der Atome zu ergründen, gewinnt er auch gern Abstand zu den Dingen und genießt den weiten Blick von oben über die Landschaft. Detailversessenheit und Überblick – für Immanuel Bloch ist das kein Widerspruch. Im Gegenteil. Es sind die zwei Seiten einer Medaille, die einen guten Forscher auszeichnen.