TÄTIGKEITSBERICHT PROGRESS REPORT 08-10 Atominstitut Institute of Atomic and Subatomic Physics Tätigkeitsbericht Progress Report 2008 - 2010 1 Table of contents 1. Introduction 3 2 Progress Reports of the Research Areas 2.1 Applied Quantum Physics …………………………………………………………… 14 2.2 Atomic Physics and Quantum Optics …………………………………………….…. 18 2.3 Nuclear and Particle Physics ………………………………………………….….… 25 2.4 Neutron and Quantum Physics ……………………………………………………... 30 2.5 Radiation Physics …………………………………………………………………… 39 2.6 Low Temperature Physics and Superconductivity ………………………….....……. 45 2.7 Junior Research Groups: Quantum metrology ……….………….……………….…. 52 3 Reports from the Central Facilities 3.1 TRIGA Reactor ………………………………………………………………………. 55 3.2 Radiation Protection Department ………………………………………..………….. 58 3.3 EDV ……………………………………………………………………………...…… 60 3.4 Das Elektroniklabor am Atominstitut ………………………………………………. 61 3.5 Mechanische Werkstätte …………………………………………………………… 62 4 Guest Scientists, Co-operations, Public Relations, Publications 63 5 Teaching / Lehrveranstaltungen 132 6 Personnel and organigram 137 2 1 Einleitung Das Atominstitut (ATI) wurde 1958 als interuniversitäres Institut gegründet und 1962 an seinem heutigen Standort im Prater mit der Inbetriebnahme des TRIGA Mark II Forschungsreaktors eröffnet. Im Rahmen der Universitätsreform wurde das ATI 2002 in die Fakultät für Physik an der TU-Wien integriert und widmet sich heute einem breiten Portfolio aus Forschung und Ausbildung auf den Gebieten der Atom-, Kern-, Teilchen- und Reaktorphysik, der Strahlenphysik und des Strahlenschutzes, der Umweltanalytik und Radiochemie sowie der Tieftemperaturphysik, Neutronenphysik, Quantenphysik und Quantenoptik. Die wissenschaftlichen Arbeiten reichen von sehr fundamentalen Fragestellungen über Symmetrien und Wechselwirkungen bis hin zu angewandten Aufgaben wie das Überprüfen der Strahlungsresistenz kommerzieller Kunstharze für den Bau von ITER. Um die über die Jahre gewachsene inhaltliche Breite der Forschung auch nach außen zu vermitteln, haben Fakultät und Rektorat der TU-Wien mit 1. Oktober 2009 beschlossen, das Institut in "Atominstitut - Institute of Atomic and Subatomic Physics" umzubenennen. Mit Stand 1.1.2011 umfasst das permanente Personal des Atominstituts ca. 32 wissenschaftliche (18 fest angestellt, 14 auf 6-Jahresverträgen) und 29 nichtwissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Dazu kommen aus Drittmitteln finanzierte Projektassistentinnen und Projektassistenten (ca. 70), deren Bedeutung für die Erfüllung der Forschungs- und Ausbildungsaufgaben des Instituts im Laufe der letzten Jahre kontinuierlich gestiegen ist. Am ATI arbeiten etwa 50 Studierende an ihrer Diplomarbeit oder Dissertation. Das Angebot des Atominstituts in der Lehre umfasst alle Forschungsbereiche und ist in die Curricula an der Fakultät für Physik voll integriert. Im Berichtszeitraum von 2008 bis 2010 gab es einige wesentliche Veränderungen am ATI. Durch zwei neue Berufungen (Prof. Hartmut Abele: Neutronenphysik und Prof. Arno Rauschenbeutel: Angewandte Quantenphysik) gelang es, zwei herausragende Wissenschafter mit ihren Gruppen nach Wien zu bringen und damit die Wissenschaft und Lehre am ATI zu erweitern und zu konsolidieren. Dadurch gelang es mit tatkräftiger Unterstützung unseres Dekans, Prof. Gerald Badurek, die mit der Berufung von Prof. Hannes- Jörg Schmiedmayer begonnenen Umbau- und Modernisierungsarbeiten wieder aufzunehmen und auf das ganze Institut auszuweiten, sodass nun allen Gruppen am ATI eine moderne Labor- und Büroinfrastruktur zur Verfügung steht. Mit dem Erreichen des 65. Lebensjahres von Prof. Harald W. Weber kam es mit 1. Oktober 2009 zu einem Wechsel in der Institutsleitung. Prof. Weber widmet sich seither wieder voll seiner Forschung. An dieser Stelle sei ihm ausdrücklich für seinen unermüdlichen Einsatz für das ATI gedankt. Im Jahre 2008 gelang es uns im Rahmen der sehr breit ausgeschriebenen Professur Strahlenphysik, Prof. Abele (LMU München und Univ. Heidelberg) zu berufen. Er ist seit März 2009 mit seiner Gruppe am ATI. Mit seiner Forschung erweiterte er auch das Arbeitsgebiet der Neutronenphysik in Richtung fundamentaler Wechselwirkungen und Symmetrien und bildet somit eine wichtige Brücke zu der Theorie am ATI und zu den Teilchenphysikinstituten der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (HEPHY und SMI). Seine Gruppe ist einer der Hauptnutzer des TRIGA Mark II Forschungsreaktors am Institut. Die Verbindung zur Hochenergiephysik wurde auch durch Prof. Christian Fabjan verstärkt, der nach der gescheiterten Berufung Hochenergiephysik + Direktor des HEPHY diese Stelle in Form einer §99 Professur interimsmäßig übernommen hat. Darüber hinaus gelang es uns im Rahmen der Profilbildungsinitiative des BMWF im Wettbewerb der Universitäten, eine Professur angewandte Quantenphysik zu bekommen. 3 Aus einem herausragenden Bewerberfeld wurde 2010 Prof. Arno Rauschenbeutel von der Universität Mainz berufen und forscht nun seit Dezember 2010 mit seiner Gruppe am ATI. Eine weitere zukunftsweisende Entwicklung war, dass Dr. Thorsten Schumm im Jahre 2009 für sein Projekt ‚Nuclear Clock’ den START Preis und 2010 einen ERC Starting Grant gewinnen konnte. In der Institutsstruktur wurde daraufhin eine neue Kategorie für durch solche Preise ausgezeichnete junge Wissenschafter eingeführt: Nachwuchsgruppen, die es den Preisträgern ermöglicht, Entscheidungen am ATI gleichberechtigt mitzugestalten. In zweiten Halbjahr 2010 wurde gemeinsam mit der TU-Wien, der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften das „Vienna Center for Quantum Science and Technology“ (VCQ) (http://vcq.quantum.at) gegründet und im Rahmen eines wissenschaftlichen Symposiums an der TU-Wien und einer Festveranstaltung an der Universität Wien am 15. Dezember 2011 im Beisein von Bundesministerin Dr. Beatrix Karl, Stadtrat Dr. Andreas Mailath-Pokorny und hochrangigen Vertretern der EU Forschungspolitik eröffnet. Es vereinigt die Quantenwissenschaften der drei Institutionen in einem gemeinsamen Wissenschaftszentrum. Das VCQ hat sich zum Ziel gesetzt, auf diesem Zukunftsgebiet der Grundlagenforschung und Technologieentwicklung in Forschung und Lehre neue Impulse zu setzen. Das neue Radiochemie Labor (links) und Neutronenphysik Labor (rechts). Nach den im Sommer 2007 beendeten Umbauarbeiten zu den Labors der Atom- und Quantenphysik war sehr bald klar, dass sich durch die weiteren Berufungen die Möglichkeit eröffnet, die bauliche Infrastruktur des gesamten Instituts auf einen modernen, zeitgemäßen Stand zu bringen. Mit tatkräftiger Unterstützung unsers Dekans, Prof. Badurek, gelang es, die Leitung der TU-Wien von diesem Plan im Frühjahr 2009 zu überzeugen. Nach einer intensiven Planungsphase, die sehr professionell von der hervorragenden Arbeit des Architekturbüro Simlinger sowie einer sehr guten Kooperation mit der Abteilung Gebäude und Technik der TU-Wien, den zuständigen Stellen der BIG sowie dem Zentralen Informatikdienst der TU Wien geprägt war, konnte Ende 2009 mit den Arbeiten am ATI begonnen werden. Ende 2010 waren die Arbeiten so weit abgeschlossen, dass das fast fertig revitalisierte ATI der Universitätsleitung und dem Universitätsrat präsentiert werden konnte. Stellvertretend für alle sei hier insbesondere Herrn Rektor Peter Skalicky, Vizerektor Gerhard Schimak, Gerald Hodecek, den Architekten Berndt Simlinger und Bernhard Prüller und den Planern Ing. Reza Saber und Ing. Cornelius Peter gedankt. Von den Mitarbeitern des ATI gilt unser Dank und unsere Anerkennung besonders Herrn Dr. Johannes Sterba, der als Vertreter des ATI den Umbau begleitete und immer den kürzesten und effektivsten Weg zwischen dem Institut und der Bauleitung fand. Ebenfalls unersetzlich war Dr. Stephan Schneider, dessen technisch-wissenschaftliche Expertise bei der Laborinfrastruktur maßgeblich zum Erfolg heutiger Experimente beiträgt. Durch die Erneuerung der baulichen Infrastruktur und durch Verlegung von Labors und EDV Einrichtungen in das 1. und 2. Untergeschoss gelang es uns auch, signifikant zusätzliche Büro- und Laborflächen zu 4 gewinnen, und damit die angespannte Raumsituation etwas zu verbessern. Für die schon absehbare Vergrößerung des wissenschaftlichen Personals durch die Projekte der neuen Gruppen sind in Zukunft sicherlich zusätzliche Büroflächen notwendig. Insgesamt wurden ∼980 m2 Labor und ∼550 m2 Büroflächen generalsaniert. Neben den ∼239 m2 neuen Quantenoptiklabors für die Gruppe Rauschenbeutel sind hier besonders die ∼394 m2 neuer Labors für die Strahlenphysik und Radiochemie zu erwähnen. Labor Büro total Strahlenphysik / Radiochemie 394 117 511 Tieftemperaturphysik 38 107 145 Neutronenphysik + Reaktor (Berufung Abele) 197 232 429 Atom / Quantenphysik 68 0 68 Nachwuchsguppen (START/ERC T. Schumm) 45 27 72 Angew. Quantenphysik (Berufung Rauschenbeutel) 239 66 305 981 549 1530 sanierte Büro- und Laborflächen Im Berichtszeitraum sind etliche langjährige und hoch verdiente Mitglieder des ATI durch Pensionierung ausgeschieden: Aus dem Kreis der wissenschaftlichen Mitarbeiter und Beamten sind Ao. Prof. Dr. Helmuth Böck (30.9.2008), Ao. Prof. Dr. Manfred Tschurlovits (30.9.2008) zu nennen, aus dem Kreis der nichtwissenschaftlichen Mitarbeiter sind Peter Schröder (31.10.2008), Ing. Hartwig Bitterman (30.11.2008), Kurt Liebhart (31.5.2008), Erich Tischler (28.2.2009) und Walter Drabek (31.10.2010) in den Ruhestand getreten. Alle von ihnen haben in ihrer zumeist jahrzehntelangen Tätigkeit am Atominstitut wesentlich zur Gestaltung und zum Profil des Hauses beigetragen, wofür