Diffusion ist ein omnipräsentes Phänomen in der Natur, das wesentlich für biologische und mechanische Transportprozesse ist. Aus der Beobachtung eines makroskopischen Teilchens können Rückschlüsse auf mikroskopische Wechselwirkungsmechanismen gezogen werden.

Wir untersuchen die Diffusion einzelner neutraler Atome in maßgeschneiderten Bädern, wie zum Beispiel ultrakalte Gase oder nahresonante Lichtfelder. Insbesondere interessieren wir uns für Dynamik, die nicht mit der normalen statistischen Mechanik beschrieben werden kann und an der Grenze zur Quantenmechanik abläuft. Ziel des Projektes ist es, die Grundlagen von unerwartetem Transportverhalten zu verstehen und zu modellieren.

Die Bewegung einzelner Atome in einem Laserfeld, einer sogenannten optischen Melasse, hat eine enge Analogie zur Brownschen Molekularbewegung. Ein zusätzliches periodisches Potential, in dem die Atome gefangen sind, kann durch ein sogenanntes optisches Gitter realisiert werden. Das ermöglicht es uns, an einem sehr kontrollierbaren Modellsystem die Diffusion in strukturierten Umgebungen experimentell zu untersuchen.