Peter E. Toschek (* 18. April 1933 in Hindenburg, Oberschlesien; † 25. Juni 2020 in Hamburg) war ein deutscher Physiker und Hochschullehrer. Er befasste sich mit Atomphysik, Quantenoptik und der Physik des Lasers und war Professor an der Universität Hamburg. Er gilt als einer der Pioniere der Laser-Spektroskopie und wurde bekannt durch die von ihm erstmals verwirklichte Speicherung einzelner isolierter Atome (Ionen) in einer experimentell kontrollierten Umgebung.

Leben

Toschek studierte Physik an den Universitäten in Göttingen und Bonn, wo er 1961 bei Wolfgang Paul mit einer Dissertation zur Streuung von Galliumatomen in definierten Zeeman-Zuständen an Argon und Helium promovierte. 1963 gründete er als Wissenschaftlicher Assistent am Institut für Angewandte Physik der Universität Heidelberg die erste deutsche Forschungsgruppe für Laser-Spektroskopie. Diesem Arbeitskreis schloss sich bald auch Theodor Hänsch an (Promotion 1969).

Toschek habilitierte sich 1968 und wurde 1972 Professor in Heidelberg. 1981 wurde er als Professor an die Universität Hamburg berufen, wo er seitdem tätig war und 1989/1991 mit Günter Huber das Institut für Laser-Physik gründete. Von 1980 bis 1990 war Toschek Mitherausgeber von Optics Communications. Als Gastwissenschaftler arbeitete er unter anderem an der Stanford University (1972) bei Tony Siegman, am Laboratoire Aimé Cotton in Orsay, Frankreich, (1978/79) und als Fellow des Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) in Boulder, Colorado (1986/87). Peter Toschek blieb auch nach seiner Emeritierung 1998 am Institut für Laser-Physik wissenschaftlich aktiv.

Toschek verstarb im Alter von 87 Jahren am 25. Juni 2020.

Wirken

Seit den 1960er-Jahren entwickelten Peter Toschek und Mitarbeiter laserspektroskopische Verfahren wie die dopplerfreie Sättigungsspektroskopie und die höchstempfindliche Absorptionsspektroskopie im Laser-Resonator (ICAS). Sie beobachteten nicht-lineare Wechselwirkungen des Lichts mit Atomen, darunter die selbst-induzierte Transparenz eines Absorbers und die Erzeugung optischer Einzel-Schwingungen, sog. Solitonen. Toscheks Forschungsgruppe demonstrierte 1978 erstmals die Kühlung von Atomen durch Laser-Licht, kurz vor deren Beobachtung durch David Wineland und Mitarbeiter. Nachdem Peter Toschek und Hans Georg Dehmelt 1975 die Darstellung und Beobachtung einzelner atomarer Ionen vorgeschlagen hatten, zeigten 1979 Werner Neuhauser, Martin Hohenstatt und Peter Toschek erstmals die Speicherung und Untersuchung eines einzelnen, mit Laser-Licht gekühlten Atoms (eines Barium-Ions) in einer Paul’schen Ionenfalle. Damit wurde die direkte wiederholte Beobachtung, Manipulation und spektroskopische Untersuchung einzelner Atome möglich. An derart präparierten Einzel-Ionen gelang Toschek und Mitarbeitern 1986 erstmals die Beobachtung der von Niels Bohr vorhergesagten Quantensprünge, gleichzeitig mit und unabhängig von deren Beobachtung durch Hans Georg Dehmelt und Mitarbeiter. Weitere Arbeiten betrafen die erstmalige Demonstration eines Zwei-Photonen-Lasers (1981), die Eliminierung des Quantenrauschens (im Differenzfrequenz-Signal zweier Laser-Emissionslinien) mittels korrelierter Spontan-Emission (1990), die stochastische Kühlung einzelner Ionen (1995), die Beobachtung der Schwingungs-Dynamik eines gespeicherten Ions (1998), die Demonstration der Atominterferometrie an einem einzelnen Atom (1999) und den unzweideutigen Nachweis des Quanten-Zeno-Effekts (2000).

Zu Toscheks Mitarbeitern zählten, neben anderen, Bernd Appasamy, Valery Baev, Rainer Blatt, Klaus-Jochen Boller, Philippe Courteille, Jürgen Eschner, Theodor Hänsch und Werner Neuhauser.

Auszeichnungen

1990 erhielt Peter Toschek den Robert-Wichard-Pohl-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). Ab 1994 war er Mitglied der Akademie der Wissenschaften in Hamburg. 2002 wurde er Fellow der Optical Society of America. Für 2015 wurde ihm der Herbert-Walther-Preis der DPG zugesprochen.

Literatur

  • mit Werner Neuhauser: Einzelne Ionen für die dopplerfreie Spektroskopie. In: Physikalische Blätter. Band 36, Nr. 7, 1. Juli 1980, S. 198–202, doi:10.1002/phbl.19800360714.
  • Das Einzelion — Quantenpräparat und Idealuhr. In: Physikalische Blätter. Band 46, Nr. 7, 1. Juli 1990, S. 213–219, doi:10.1002/phbl.19900460706.
  • Peter Toschek: Was enthüllt ein beobachtetes Atom seinem Beobachter?, in: Berichte aus den Sitzungen der Joachim Jungius-Gesellschaft der Wissenschaften e. V., Hamburg. Jahrgang 23 (2005), Heft 1. Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2005, ISBN 3-525-86329-2

Einzelnachweise

  1. ↑ Maiwald: Der FB Physik trauert um einen geschätzten Emeritus-Kollegen. Universität Hamburg, Fachbereich Physik, 26. Juni 2020, abgerufen am 27. Juni 2020.
  2. ↑ Irmgard Flick: Der FB Physik trauert um einen geschätzten Emeritus-Kollegen. Universität Hamburg, 26. Juni 2020, abgerufen am 27. Juni 2020.
  3. ↑ Th. Hänsch, P. Toschek: Measurement of neon atomic level parameters by laser differential spectrometry. In: Physics Letters. Band 20, Nr. 3, 15. Februar 1966, S. 273–275, doi:10.1016/0031-9163(66)90361-1.
  4. ↑ Th. Hänsch, P. Toschek: Laser differential spectrometry measurement on neon depolarization. In: Physics Letters. Band 22, Nr. 2, 1. August 1966, S. 150–151, doi:10.1016/0031-9163(66)90553-1.
  5. ↑ Th. Hänsch, P. Toschek: Observation of Saturation Peaks in a He-Ne Laser by Tuned Laser Differential Spectrometry. In: IEEE Journal of Quantum Electronics. Band 4, Nr. 7, 1. Juli 1968, S. 467–468, doi:10.1109/JQE.1968.1075367.
  6. ↑ T. Hansch, A.L. Schawlow, P. Toschek: Ultrasensitive response of a CW dye laser to selective extinction. In: IEEE Journal of Quantum Electronics. Band 8, Nr. 10, Oktober 1972, S. 802–804, doi:10.1109/JQE.1972.1076854.
  7. ↑ V. M. Baev, T. Latz, P. E. Toschek: Laser intracavity absorption spectroscopy. In: Applied Physics B. Band 69, Nr. 3, 1. September 1999, S. 171–202, doi:10.1007/s003400050793.
  8. ↑ Th. Hänsch, R. Keil, A. Schabert, Ch. Schmelzer, P. Toschek: Interaction of Laser Light Waves by Dynamic Stark Splitting. In: Zeitschrift für Physik. Band 226, Nr. 3, 1. Juni 1969, S. 293–296, doi:10.1007/BF01392091.
  9. ↑ Th. Hänsch, P.E. Toschek: Theory of a Three-Level Gas Laser Amplifier. In: Zeitschrift für Physik. Band 236, Nr. 3, 1. Juni 1970, S. 213–244, doi:10.1007/BF01394503.
  10. ↑ W. Krieger, P. E. Toschek: Self-induced transparency on the 1.15-μm line of neon. In: Physical Review A. Band 11, Nr. 1, 1. Januar 1975, S. 276–279, doi:10.1103/PhysRevA.11.276.
  11. ↑ W. Neuhauser, M. Hohenstatt, H. Dehmelt, P. Toschek: Optical Sideband Cooling of Visible Atom Cloud Confined in Parabolic Well. In: Physical Review Letters. Band 41, Nr. 4, 24. Juli 1978, S. 233–236, doi:10.1103/PhysRevLett.41.233.
  12. ↑ H. Dehmelt, P. Toschek: Proposed visual detection laser spectroscopy on single Ba+ ion. In: Bulletin of the American Physical Society. Band 20, 29. Januar 1975, S. 61.
  13. ↑ W. Neuhauser, M. Hohenstatt, P. E. Toschek, H. Dehmelt: Localized visible Ba+ mono-ion oscillator. In: Physical Review A. Band 22, Nr. 3, 1. September 1980, S. 1137–1140, doi:10.1103/PhysRevA.22.1137.
  14. ↑ Deutsches Museum, Das sichtbare Ion
  15. ↑ Th. Sauter, W. Neuhauser, R. Blatt, P. E. Toschek: Observation of Quantum Jumps. In: Physical Review Letters. Band 57, Nr. 14, 6. Oktober 1986, S. 1696–1698, doi:10.1103/PhysRevLett.57.1696.
  16. ↑ B. Nikolaus, D. Z. Zhang, P. E. Toschek: Two-Photon Laser. In: Physical Review Letters. Band 47, Nr. 3, 20. Juli 1981, S. 171–173, doi:10.1103/PhysRevLett.47.171.
  17. ↑ Michael P. Winters, John L. Hall, Peter E. Toschek: Correlated spontaneous emission in a Zeeman laser. In: Physical Review Letters. Band 65, Nr. 25, 17. Dezember 1990, S. 3116–3119, doi:10.1103/PhysRevLett.65.3116.
  18. ↑ Ingo Steiner, Peter E. Toschek: Quenching Quantum Phase Noise: Correlated Spontaneous Emission versus Phase Locking. In: Physical Review Letters. Band 74, Nr. 23, 5. Juni 1995, S. 4639–4642, doi:10.1103/PhysRevLett.74.4639.
  19. ↑ J. Eschner, B. Appasamy, P. E. Toschek: Stochastic Cooling of a Trapped Ion by Null Detection of Its Fluorescence. In: Physical Review Letters. Band 74, Nr. 13, 27. März 1995, S. 2435–2438, doi:10.1103/PhysRevLett.74.2435.
  20. ↑ B. Appasamy, Y. Stalgies, P.E. Toschek: Measurement-Induced Vibrational Dynamics of a Trapped Ion. In: Physical Review Letters. Band 80, Nr. 13, 30. März 1998, S. 2805–2808, doi:10.1103/PhysRevLett.80.2805.
  21. ↑ R. Huesmann, Ch. Balzer, Ph. Courteille, W. Neuhauser, P. E. Toschek: Single-Atom Interferometry. In: Physical Review Letters. Band 82, Nr. 8, 22. Februar 1999, S. 1611–1615, doi:10.1103/PhysRevLett.82.1611.
  22. ↑ Chr. Balzer, R. Huesmann, W. Neuhauser, P. E. Toschek: The quantum Zeno effect – evolution of an atom impeded by measurement. In: Optics Communications. Band 180, Nr. 1–3, 1. Juni 2000, S. 115–120, doi:10.1016/S0030-4018(00)00716-1.
  23. ↑ Gerhard Mack, Sascha Wallentowitz, Peter E. Toschek: Decoherence in generalized measurement and the quantum Zeno paradox. In: Physics Reports. Band 540, Nr. 1, 1. Juli 2014, S. 1–23, doi:10.1016/j.physrep.2014.02.004.
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