Profile der Wissenschaftsbotschafter/innen

„Ich gehe als Wissenschaftsbotschafter an Schulen, weil ich meine Freude an der Physik teilen will. Wenn ihr Physik lernt und versteht, entwickelt ihr eine Art Röntgenblick. Ihr seht die Welt genauer und durchschaut sie: Wenn ihr in einen Elektromotor schaut, seht ihr Magnetfelder; wenn Wasser kocht, seht ihr Wassermoleküle herumzappeln; wenn ihr den Sternenhimmel betrachtet, seht ihr Wasserstoff zu Helium fusionieren.“

• 4 Besuche pro Jahr
• Regionen: Oberösterreich
• Keine anfallenden Kosten für die Schule

Forschungsschwerpunkte

• Quantenvielteilchenphysik
• Physik der kondensierten Materie
• Monte-Carlo-Simulationen

Aktuelle Projekte

Die Physik gibt uns faszinierende Einblicke in grundlegende Erscheinungen in unserer Umwelt und versucht, die Gesetze dahinter zu erklären und Voraussagen zu treffen.

Wie ändern sich Moleküle in verschiedenen Umgebungen? Wie reagieren Gase, wenn sie aus dem Gleichgewicht gebracht werden? Können wir die Festigkeit von Stahl besser vorhersagen durch eine mikroskopische, quantenmechanische Beschreibung? Inwiefern helfen Computersimulationen, um bestimmte Phänomene wie Turbulenzen besser zu verstehen? Und welche Rolle spielt der Zufall dabei?

Gemeinsam wollen wir eintauchen in die spannende Welt der Elektronen, Quantengase und (Simulations-)physik.

Elektronen: Woraus die Welt gemacht ist
Elektronen tragen den elektrischen Strom, Elektronen machen den Himmel blau – und vollführen in der Netzhaut des Auges jene Quantensprünge, die uns den blauen Himmel sehen lassen. Die Welt besteht zwar aus verschiedenen Elementarteilchen, aber in der Praxis spielen Elektronen die wichtigste Rolle. Wir beschäftigen uns mit Elektronen und deren Eigenschaften in Metallen, in Graphen (das ist 2-dimensionales Graphit), oder in magnetischen Materialien. Dabei entwerfen wir keine konkreten Bauteile, sondern versuchen die Grundlagen zu verstehen, also das Fundament jeder möglichen praktischen Anwendung.

Quantengase: Physik bei ultratiefen Temperaturen
In unserer Arbeitsgruppe interessiert uns besonders der Effekt der Wechselwirkung der Atome eines Bose-Einstein-kondensierten Quantengases. Quantengase lassen sich experimentell vielseitig manipulieren und werden gern als „Simulator“ eines analogen Systems verwendet. Wir untersuchen, wie Wechselwirkung die Anregungen des Quantengases beeinflussen, oder wie durch Feinjustieren der Wechselwirkung ein „flüssiges“ Gas entsteht, oder welche neuen Eigenschaften auftauchen, wenn ein Quantengas sehr weit aus dem Gleichgewicht gebracht wird.

Simulationsphysik: Experimente im Computer
Wir benutzen stochastische Simulationen, die sog. Monte-Carlo-Technik, um komplizierte quantenmechanische Probleme mit vielen Teilchen mithilfe von Hochleistungsrechnern zu lösen. Diese können oft exakte Ergebnisse für komplizierte Probleme liefern, indem sie kurioserweise Milliarden von Zufallszahlen verwenden. In diesem Projekt suchen wir Antworten darauf: Wie reagiert ein Quantengas auf eine plötzliche Änderung der Wechselwirkung? Wie ändert sich das Spektrum eines Moleküls, wenn es in superfluidem Helium schwimmt? Aber auch Fragen der klassischen Physik interessieren uns: Kann man hydrodynamische Phänomene wie Turbulenz oder Überschall-Expansion eines Gases mithilfe von Simulationen der Molekulardynamik verstehen? Für Letzteres verwenden wir die weitverbreitete Open-Source-Software „lammps“, die jede/r zuhause selbst ausprobieren kann.

Auszug aus dem wissenschaftlichen Werdegang

• Längere wissenschaftliche Aufenthalte: Polytechnic University of Catalonia, Barcelona, Spain; Konkuk University, Seoul, Korea; University of Rennes, France; Kavli Institute of Theoretical Physics, Santa Barbara, California
• Seit 2007 zurück an der Johannes Kepler Universität Linz
• 2004-2006 Forscher am Fraunhofer Institut ITWM, Kaiserslautern, Deutschland
• 2001-2004 Postdoc an der University of California, Berkeley, USA
• 2001 Promotion an der Johannes Kepler Universität Linz

Weitere Informationen zur Vorbereitung von Schulen

Robert E. Zillich | Institute for Theoretical Physics (jku.at)