Promotie: Spin-resolved Holography in Ultracold Sodium Gases Providing an insight into the magical world of spinor physics

LET OP: De kandidaat houdt een lekenpraatje, hierdoor start de livestream een kwartier eerder.

In onze zoektocht om de wereld te begrijpen, bestuderen we de natuur op haar kleinste schaal. Daar gelden andere regels dan in het dagelijks leven. Materie en licht volgen wetten die we quantummechanica noemen. Wat ooit vooral theorie was, vormt nu de basis van moderne technologie, van computerchips en GPS tot lasers, MRI-scanners en zonnecellen.

Quantumeffecten zijn krachtig, maar moeilijk te bestuderen omdat ze klein, zwak en van korte duur zijn. Een doorbraak kwam iets meer dan een eeuw geleden, toen Bose en Einstein voorspelden dat bij extreem lage temperaturen miljoenen atomen samen één enkel quantum-object kunnen vormen: een Bose–Einstein condensaat. Dit werkt als een soort quantum-vergrootglas, waarmee we fundamentele natuurwetten kunnen bestuderen op zichtbaar formaat.

Een belangrijk verschijnsel dat hiermee toegankelijk wordt, is magnetisme. Dit ontstaat uit een kleine ingebouwde magnetische eigenschap van atomen, de zogeheten quantum spin. In alledaagse materialen leidt dit tot bekende magnetische effecten, maar de onderliggende processen blijven meestal verborgen. In Bose–Einstein condensaten is spin direct zichtbaar en controleerbaar, wat een zuivere manier biedt om te onderzoeken hoe magnetisme uit quantumfysica ontstaat.

In dit onderzoek ontwikkelden we een nieuwe, niet-destructieve en spin-gevoelige beeldvormingstechniek. Deze meet niet alleen de vorm van het condensaat, maar ook zijn interne spinstructuur. Waar men vroeger slechts één zwart-witbeeld had, kunnen we nu een kleurenfilm maken van een quantumsysteem in beweging.