Atom- und Molekülphysik und Quantenoptik: Ein hochaktuelles Gebiet stellen die Erzeugung ultrakalter Moleküle und ihre Bose-Einstein-Kondensation dar. Dieses Ziel wird durch die Untersuchung der Molekülbildung in Stößen zwischen lasergekühlten Atomen in magneto-optischen Fallen verfolgt. Darüber hinaus werden in einer Überschall-Strahlexpansion kalte superflüssige Heliumtröpfchen von ca. 10 nm Durchmesser („Nanotröpfchen“) hergestellt, einzelne Atome und Moleküle darin eingelagert und deren Struktur und Reaktionsdynamik bei tiefen Temperaturen analysiert. Weitere Projekte beschäftigen sich mit hochauflösenden laserspektroskopischen Studien von Atomen, Molekülen und Clustern in Gasentladungen und Strahlexperimenten. Daneben steht als ein Beispiel angewandter Molekülspektroskopie ein differentielles Rückstreu-LIDAR-System zur Bestimmung atmosphärischer Schadstoffe zur Verfügung. Im Bereich der Quantenoptik werden inneratomare Interferenzphänomene untersucht, die die gezielte Kontrolle der Transparenz eines Mediums erlauben.

Heliumatomstrahlen aus einer Düsenexpansion haben eine deBroglie-Wellenlänge im Ångstrom-Bereich und können in der Materiewellenoptik eingesetzt werden. Der Aufbau eines „Heliummikroskops“ mit einer Optik zur Strahlfokussierung ist geplant. Es soll zur ortsaufgelösten Studie kleinster Oberflächenstrukturen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu anderen Verfahren wird es praktisch zerstörungsfrei arbeiten und daher auch eine Analyse biologischer Proben erlauben.

Plasma- und Gasentladungsphysik: Im Vordergrund steht die optische Diagnostik von Plasmen mittels interferometrischer und nichtlinearer optischer Methoden, insbesondere mit dem Ziel der Temperatur- und Teilchendichtebestimmung von Gasen in Zellen, Jets, Verbrennungsflammen und Hochtemperaturprozessen. Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie (z.B. degenerate four-wave mixing) werden derzeit für einen künftigen Einsatz bei der Untersuchung von Otto- und Diesel-Motoren angepasst. Darüber hinaus werden ständig neue bzw. modifizierte Plasmaquellen entwickelt. Zur Zeit sind geeignete VUV- und XUV-Laser Table-Top-Systeme auf der Basis gepulster Plasmen Gegenstand intensiver Bemühungen.

Thermophysik: Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die Untersuchung thermophysikalischer Eigenschaften überhitzter flüssiger Metalle mittels Stoßaufheizung im Sub-Millisekunden-Bereich, wobei thermophysikalische Daten wie Enthalpie, elektrischer Widerstand, Temperaturleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur für den festen und flüssigen Zustand gemessen werden. Spezielle Untersuchungen gelten dem Emissionskoeffizienten flüssiger Metalle, wobei zeitauflösende ellipsometrische Verfahren eingesetzt werden.

Licht- und Wärmestrahlungsmeßtechnik: Diese Forschungsrichtung befaßt sich mit Lichttechnik und Lumineszenz und wird sich in Hinkunft auch verstärkt Wärmestrahlungsmessungen widmen. Neben der Entwicklung von neuen Meßgeräten und Meßverfahren steht derzeit die Materialforschung für Reflexionsstandards im Vordergrund.

Plasmatechnik und Plasmatechnologie: Im Rahmen jüngster Forschungsaktivitäten werden Möglichkeiten untersucht, inwieweit Festkörperoberflächen durch den Einsatz plasmatechnologischer Methoden in bestimmter Weise verändert bzw. mit dünnen Schichten verschiedener Eigenschaften versehen werden können. In diesem Zusammenhang werden Plasmaquellen verschiedener Konfigurationen entwickelt, die für diese Untersuchungen am besten geeignet sind. Die Untersuchungen werden größtenteils in Zusammenarbeit mit Industriefirmen durchgeführt.

Kurzbeschreibung:
Forschungsbereiche des Instituts für Experimentalphysik umfassen die Untersuchung freier Atome, Moleküle und Cluster mit Methoden der hochauflösenden Laserspektroskopie, Mehrphotonenionisation und nichtlinearen Optik. Von besonderem Interesse sind sowohl Spezies, die bei sehr tiefen Temperaturen gebildet oder eingefangen werden können, zum Beispiel in magneto-optischen Fallen oder kalten Helium-Nanotröpfchen, als auch solche, die in heißen, teilweise ionisierten Gasen auftreten. Aus der Grundlagenforschung an Plasmen sind Projekte der Thermophysik sowie der Licht- und Wärmestrahlung hervorgegangen, die aktiv verfolgt werden. Als neues Arbeitsgebiet wird die Entwicklung von Materiewellenoptik betrieben, die zur zerstörungsfreien Analyse kleinster Strukturen im Nanometer-Größenbereich eingesetzt werden soll.
Die Forschungsarbeiten werden in Arbeitsgruppen durchgeführt, die in der methodischen Entwicklung miteinander wechselwirken und zwischen denen zahlreiche Querverbindungen bestehen.