Wolfgang Paul was professor of physics at Physikalisches Institut of University of Bonn from 1952 to 1993. In remembrance of Wolfgang Paul highly distinguished physicists are regularly invited to give the Wolfgang Paul Lecture at the institute. This lecture series is made possible by the Wolfgang Paul foundation which was generously supported by himself with half of his Nobel Prize money.

Previous Lectures

Attosecond pulses are generated by electrons that are extracted from an atom, molecule or solid by an intense light pulse and then travel under the influence of the electric field  of the light. Portions of each electron wave packet are forced to re-collide with its parent ion (or hole) after the field reverses direction. Upon re-collision, the electron can recombine, emitting soft X-ray radiation that can be in the form of attosecond pulses. This highly nonlinear process offers unique measurement opportunities - for measuring the attosecond pulse itself; the orbital(s) from which it emerged; and the band structure of material in which the wave packets moved.

By Paul Corkum

Where do we come from? Science is making progress on this age-old question of humankind. The Universe was once much smaller than the size of an atom. Small things mattered in the small Universe, where quantum physics dominated the scene. To understand the way the Universe is today, we have to solve remaining major puzzles. The Higgs boson that was discovered recently is holding our body together from evaporating in a nanosecond. But we still do not know what exactly it is. The mysterious dark matter is holding the galaxy together, and we would not have been born without it. But nobody has seen it directly. And what is the very beginning of the Universe?

By Hitoshi Murayama

David Jeffrey Wineland leads the ion storage group at the National Institute of Standards and Technology (NIST) and is member of the physics faculty of the University of Colorado at Boulder. His work has included advances in optics, specifically laser cooling of ions in Paul traps and the use of trapped ions to implement quantum computing operations. He was awarded the 2012 Nobel Prize for Physics, jointly with Serge Haroche, for "ground-breaking experimental methods that enable measuring and manipulation of individual quantum systems."

By David Wineland

With the start of the Large Hadron Collider (LHC) at CERN, particle physics entered a new era. The LHC will provide a deeper understanding of the universe and the insights gained could change our view of the world, and the talk will present some of the reasons for the excitement surrounding the LHC. The LHC is expected to yield insights into the origin of mass, the nature of dark matter and the existence of hidden extra dimensions. It will address the exciting physics prospects offered by the LHC, present first results since the start of datataking in March last year and also a look forward.

By Rolf Heuer

What is the benefit of realizing superfluidity in a gas a million times more dilute than air? Such systems consist of well-separated atoms which can be observed and manipulated with the control and precision of atomic physics, and which can be treated with first-principles calculations. One such form of superfluidity occurs when a gas of bosons undergoes Bose-Einstein condensation (BEC). A richer situation is realized with ultracold fermions. Fermions have to form pairs before they can become superfluid. By continuously changing the interaction strength using a scattering resonance we were able to study superfluidity for varying pair size, connecting the BEC limit with the case of BCS Cooper pairs, which are larger than the interatomic spacing. These studies illustrate a new approach to condensed-matter physics where many-body Hamiltonians are realized in dilute atomic gases.

By Wolfgang Ketterle

Eine der erstaunlichsten Konsequenzen der Quantenheorie ist die Tatsache, dass zwei oder mehr Systeme auf viel engere Weise miteinander zusammenhängen können als in der klassischen Physik. Dieses „Verschränkung“ genannte Phänomen bedeutet, dass die Welt nicht lokal realistisch beschreibbar ist. Im Vortrag werden einige grundlegende experimentelle Tests dieser Verschränkung präsentiert. In einem jüngsten Experiment konnten auch gewisse nichtlokale Theorien ausgeschlossen werden.
Darauf aufbauend hat sich Verschränkung als ein wichtiger Baustein für Quantenkommunikation und den Quantencomputer etabliert. Wichtige Anwendungen sind die Quantenkryptographie und die Quantenteleportation. Quantenkryptographie mit verschränkten Photonen, deren Sicherheit immanent ist, hat einen technisch hoch entwickelten Status erreicht, wobei Entfernungen von der Größenordnung von 100 km überwunden werden konnten. Eine frappierende Anwendung der Verschränkung liegt im sogenannten „Ein-Weg-Quantencomputer“ vor. Hier besteht das Rechnen aus einer Abfolge von Messungen an einem hinreichend komplexen verschränkten Anfangszustand. Dies stellt ein prinzipiell neues Konzept dessen dar, was ein Computer an sich ist.

By Anton Zeilinger

Previous Lecturers

© Bonnie Findley / University of Ottawa

Paul Corkum - University of Ottawa and National Research Council of Canada

Paul Corkum (OC, FRS, FRSC, FRPS) graduated from Lehigh University, Bethlehem, PA, in 1972 with a Ph. D. in theoretical physics.  In 1973 he joined the staff of the National Research Council of Canada where he built one of the world’s most famous groups working on the interaction of very short light pulses with matter. Corkum is best known for introducing many of the concepts of how intense light pulses interact with atoms, molecules and solids, and then confirming the concepts experimentally. He was the first to show how to make and measure an attosecond pulse and how this new technology could be used to image atomic-scale structure.
Corkum holds a Canada Research Chair at the University of Ottawa and directs the Joint NRC/University of Ottawa Attosecond Science Laboratory. He is a member of the Royal Societies of London and of Canada and also a foreign member of the US National Academy of Science, the Austrian Academy of Science, and the Russian Academy of Sciences.

Awards and Honors:

  • Willis E. Lamb Award for Laser Science and Quantum Optics (2019)
  • SPIE Gold Medal (2018)
  • Isaac Newton Medal and Prize from the Institute of Physics (2018)
  • Royal Medal for major contributions to laser physics and the development of the field of attosecond science (2017)
  • National Research Council of Canada’s Schneider Medal (2017)
  • Russian Academy of Sciences Lomonosov Gold Medal for outstanding achievements in the natural sciences & humanities (2015)
  • Thomson Reuters Citation Laureate (2015)
  • Optical Society of America’s Charles Ives Award (2014)
  • Royal Photographic Society’s Progress Medal (2013)
  • Israel’s Harvey Prize for Physical Sciences (2013)
  • Saudi Arabia’s King Faisal International Prize for Science (2013)
  • ACS Zewail Award (2010)
  • American Physical Societies’ Schawlow Prize (2006)
  • Optical Society’s Charles H. Townes Award (2005)
  • IEEE’s Quantum Electronics Award (2005)
    Royal Society of Canada’s Tory Award (2003)
  • Canadian Association of Physicists’ Gold Medal for Lifetime Achievement in Physics (1996)
© Murayama

Hitoshi Murayama - University of Tokyo and UC Berkeley

Hitoshi Murayama is professor for theoretical Physics at the University of California, Berkeley and since 2007 also director of the Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU).

He was born in Japan in 1964 and studied Physics at the University of Tokyo, where he obtained his PhD in Theoretical Physics in 1991. 1993 he became a Post-Doctoral Fellow at Lawrence Berkeley Laboratory. 1995 he became assistant professor of Physics at the University of California, Berkeley, where he became Professor of Physics in 2000. In 2002 he received the Nishinomiya Yukawa Commemoration Prize in Theoretical Physics and became Fellow of the American Physical Society in 2003. Since 2013 he is also a member the American Academy of Arts and Sciences. Furthermore, he was invited to give a speech at the United Nations headquarters in New York about how science unites people and brings peace in October 2014.

His main fields of research are theoretical particle physics and cosmology i.e. he is trying to understand the fundamental constituents of matter and the forces acting between them.

The discovery of Neutrino Oscillations was a recent proof that neutrinos have a small but non-zero mass. However our current standard model of particle physics considers them massless. Hitoshi Murayama is investigating mechanisms on how neutrinos could gain their masses.

Another field of research he is working on is understanding dark energy. He tries to shed light on dark energy studing the percularity of the value of the dark energy density. Namely the energy density today is of the same order of magnitude as the matter density in the Universe. This was never the case before and will never be the case again it is unique to our (cosmological) time. If this happens to be not just by chance but for a certain reason, this might help us to understand the role of dark energy in our Universe.

© Burrus/NIST

David Wineland - NIST, Boulder, Colorado, USA

David Jeffery Wineland leads the ion storage group at the National Institute of Standards and Technology (NIST) and is member of the physics faculty of the University of Colorado at Boulder. His work includes advances in optics, specifically laser cooling of ions in Paul traps and the use of trapped ions to implement quantum computing operations. He was awarded the 2012 Nobel Prize for Physics, jointly with Serge Haroche, for "ground-breaking experimental methods that enable measuring and manipulation of individual quantum systems."

© CERN/Maximilien Brice - https://cds.cern.ch/record/1154951, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29967810

Rolf Heuer - Cern

Professor Rolf-Dieter Heuer was born in 1948 in Boll/Goeppingen. He studied physics at the University of Stuttgart where he graduated in 1974, and obtained his PhD at the University of Heidelberg in 1977 under the supervision of Prof. Joachim Heintze. Prof. Heuer is an experimental particle physicist. Most of his scientific work has been related to the study of electron-positron reactions, development of experimental techniques, as well as construction and running of large detector systems.

In 1977 he became research scientist at the University of Heidelberg working for the JADE experiment at the electron-positron storage ring PETRA until 1983, situated at the Deutsche Elektronen- Synchrotron DESY in Hamburg. From 1984 to 1998, Prof. Heuer was a staff member at CERN, working for the OPAL experiment at the electron-positron storage ring LEP. He was responsible for the coordination of design and construction of the tracking jet chamber and coordinated the whole tracking system during the experiment construction phase. He then became the run coordinator during the start-up phase of LEP1 in 1989-1992 and the OPAL spokesperson in 1994-1998, responsible for all aspects of the collaboration, comprising over 300 physicists, and for its scientific output. His term of office covered LEP1 data analysis and the LEP2 energy upgrade.

In 1998, Rolf-Dieter Heuer was appointed to a chair at the University of Hamburg (C4 professor). He joined the H1 experiment at the HERA collider at DESY and in parallel established a group working on the preparations for experiments at an electron-positron Linear Collider which quickly became one of the leading groups in this area world wide. In December 2004, Prof. Heuer became research director for particle and astroparticle physics at the DESY laboratory, a member of the Helmholtz association. The main emphasis was to maintain DESY as the central particle physics laboratory in Germany, and to strengthen the links to the Universities as well as the links to CERN. To this extent he oriented the particle physics groups at DESY towards LHC by joining both large experiments, ATLAS and CMS. He prepared the path to participate in the LHC luminosity upgrade, fostered the participation in the electron-positron collider project ILC and the detector R&D related to it. He also initiated the restructuring and focusing of German particle physics at the energy frontier with particular emphasis on the LHC. This resulted in the Helmholtz-Alliance “Physics at the Terascale” comprising all German University groups working at the energy frontier together with the Helmholtz centres DESY and Karlsruhe.

In December 2007 Prof. Heuer was elected Director General of CERN taking office January 2009. During the first two years of his mandate (2009, 2010) the LHC was brought into operation and started its very successful physics runs at the high energy frontier. In addition to the flagship LHC much emphasis is put on diversity of physics at CERN using the whole accelerator complex. Prof. Heuer has been member in many scientific committees and advisory bodies where he acquired much expertise in reviewing projects as well as in judging and promoting people.

During his first 15 years at CERN he occupied the highest managerial positions in the OPAL experiment. As a research director at DESY he gained additional managerial experience and established many international contacts. Corresponding Member, Heidelberg Akademie der Wissenschaften, Germany Member of the German Academy of Sciences Leopoldina, Germany Honorary Consul, AGH University, Cracow, Poland Doctor Honoris Causa : University of Debrecen, Hungary University of Victoria, Canada University of Bucharest, Romania University of Liverpool, United Kingdom Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation.

© Kzirkel - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1942387

 Wolgang Ketterle - Massachusetts Institute of Technology

Wolfgang Ketterle wurde 1957 geboren und studierte in Heidelberg und an der Technischen Universität München. Er promovierte 1986 am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der LMU München bei Herbert Walther über Spektroskopie am Heliumhydrid und am dreiatomigen Wasserstoff-Molekül. Danach arbeitete er in Heidelberg an Verbrennungsmotoren und ging 1990 in die USA an das Massachusetts Institute of Technology (MIT) wo er an der Laserkühlung von Atomen arbeitete. Er gehörte 1995 zu den ersten, denen die Erzeugung eines Bose-Einstein-Kondensats gelang, 1997 demonstrierte er erstmals einen Atomlaser. Er hat den John D. MacArthur Lehrstuhl am MIT inne. Er wurde 2001 gemeinsam mit Eric A. Cornell und Carl E. Wieman mit dem Nobelpreis für Physik "für die Erzeugung der Bose-Einstein-Kondensation in verdünnten Gasen aus Alkaliatomen und für frühe grundsätzliche Studien über die Eigenschaften der Kondensate" ausgezeichnet. Daneben ist er Träger zahlreicher Preise und Auszeichnungen, darunter der Rabi Preis der APS und der Gustav-Hertz Preis der DPG sowie der Benjamin Franklin Medaille in Physik.

Wolfgang Ketterle arbeitet auf dem Gebiet der Atomphysik und Laserspektroskopie. Er ist einer der führenden Wissenschaftler bei der Erforschung der Eigenschaften ultrakalter Gase. Zu seinen bahnbrechenden Erfolgen gehört die Beobachtung der Bose-Einstein-Kondensation atomarer Gase, die erste Realisierung eines Atom-Lasers sowie die Entwicklung wichtiger Werkzeuge zur Manipulation von Bose-Einstein-Kondensaten mit denen er ein neues Forschungsfeld der Atomphysik eröffnet hat. Die neuen Werkzeuge, die er und seine Arbeitsgruppe am MIT entwickelt haben, sind u.a. eine neuartige magnetische Falle "cloverleaf magnetic trap", Verfahren zur nicht-destruktiven Beobachtung von Bose-Einstein-Kondensaten, sowie eine optische Falle zur Speicherung und zum Transport von Kondensaten. Diese Werkzeuge und Techniken wendet er an um die neuen physikalischen Eigenschaften von Bose-Einstein- Kondensaten zu untersuchen. Ein Experiment zur Interferenz zweier Bose-Einstein-Kondensate zeigte erstmals direkt die Kohärenz sowie langreichweitige Korrelationen.

Hierdurch können Bose-Einstein-Kondensate als Quellen kohärenter Atomstrahlen (Atom-Laser) genutzt werden. Weitere wichtige Arbeiten beinhalten die kollektive Anregung eines Kondensats, die erste Messung der Schallgeschwindigkeit, Untersuchungen von Spinor-Kondensaten, die Untersuchung der optischen Eigenschaften der Kondensate, die Entdeckung der Superradiance von Kondensaten und weitere Untersuchungen der Eigenschaften von Bose-Einstein-Kondensaten.

Wolfgang Ketterle ist u.a. Fellow der American Physical Society, der Optical Society of America, der American Academy of Arts and Sciences, des Institute of Physics (IOP), der Europäischen Academy of Sciences and Arts, der Heidelberger Akademie der Wissenschaften und der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. Neben den schon erwähnten Preisen ist der Träger des David and Lucile Packard Fellowship (1996), des Discover Magazine Award for Technological Innovation (1998), des Fritz London Prize in Low Temperature Physics (1999), des Dannie-Heineman Preises der Göttinger Akademie der Wissenschaften (1999), der Benjamin Franklin Medaille in Physik (2000), des großen Bundesverdienstkreuzes mit Stern und Schulterband (2002), und des MIT Killian Awards (2004). 

© Jaqueline Godany; http://godany.com - Austrian Academy of Sciences, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25107844

Anton Zeilinger - Universität Wien

Anton Zeilinger wurde 1945 in Ried im Innkreis in Oberösterreich geboren. Er studierte Mathematik und Physik an der Universität Wien, wo er 1971 promovierte. Die Jahre 1972 bis 1981 waren der Erforschung der quantenphysikalischen Eigenschaften von Neutronen am Atominstitut bei Professor H. Rauch, am Institut Laue-Langevin in Grenoble und als Fulbright Fellow am Massachusetts Institute of Technology MIT bei Professor C.G. Shull (Nobelpreis 1994) gewidmet, ein Fachgebiet, in dem er 1979 auch habilitierte. Es folgten zahlreiche internationale Aufenthalte, unter anderem Professuren und Gastprofessuren am MIT, an der Technischen Universität München, der Technischen Universität Wien, der Universität Innsbruck, der Universität Melbourne und am Collége de France in Paris. Seit 1999 ist Anton Zeilinger Ordentlicher Universitätsprofessor für Experimentalphysik an der Universität Wien und seit 2004 Wissenschaftlicher Direktor am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

Anton Zeilinger ist einer der Pioniere auf dem entstehenden Gebiet der Quanteninformatik und des Quantencomputers. Die weltweit ersten Arbeiten in Theorie und Experiment zur Verschränkung von mehreren Teilchen wurden von Zeilingers Gruppe geleistet. Diese Mehrteilchenverschränkung bildet eine entscheidende Grundlage für jeden zukünftigen Quantencomputer, wie auch den von Zeilinger und seinem Team entwickelten „One-Way Quantum Computer“. Weitere Anwendungen, die aus dieser Innovation resultieren, sind zum Beispiel die Quantenteleportation, die Quantenkryptographie und die Quantenkommunikation. Zu seinen Rekorden auf diesen Gebieten zählen die Quantenkryptographie über etwa 150 km sowohl über Glasfasern als auch im freien Raum, der Nachweis von Einzelphotonen bei ihrer Rückkehr von einem Satelliten und die Entwicklung eines Quantenkryptographiesystems mit verschränkten Zuständen.

Neben der Quanteninformation liegt ein weiterer Schwerpunkt in der Erforschung der Quanteneigenschaften von Neutronen und massiveren Teilchen, wie Atomen und Molekülen. In Zeilingers Arbeitsgruppe gelang der erste Nachweis von Quanteninterferenzen mit komplexen Molekülen, wie etwa Fullerenen oder biologisch relevanten Molekülen. Auf diese Weise konnte der Gültigkeitsbeweis der Quantenphysik zu sehr komplexen Systemen ausgedehnt werden. Im Rahmen dieser Untersuchungen gelang es auch, das Phänomen der Dekohärenz - den Übergang von quantenmechanischem zu klassischem Verhalten - quantitativ sehr genau und im Detail zu untersuchen. Diese Einsichten sind auch für das Verständnis künftiger Quantencomputer bzw. für die Entwicklung störungsfreier Systeme sehr wichtig.

In jüngster Zeit hat sich Anton Zeilinger der Frage zugewandt, wie weit quantenmechanische Phänomene in echten mechanischen Systemen nachgewiesen werden können, wie etwa oszillierende Mikrospiegel. Weiters gilt sein gegenwärtiges Interesse auch dem Test nichtlokaler Theorien sowie der experimentellen Untersuchung der Frage der Realität in der Quantenwelt.

Ein wesentliches Interesse Zeilingers ist die Frage der Bedeutung der Erkenntnisse der Quantenphysik für unser Weltbild bzw. die Frage ihrer konzeptiven und erkenntnistheoretischen Konsequenzen.

Als Berater und Gutachter bei vielen wissenschaftspolitischen Entscheidungen, wie zum Beispiel der Entwicklung einer neuen Eliteuniversität in Österreich, wird Zeilinger sehr geschätzt.

Anton Zeilinger ist Autor zweier populärwissenschaftlicher Bücher, „Einsteins Spuk“ (2003) und „Einsteins Schleier“ (2005), die jahrelang in Bestsellerlisten geführt wurden und in vielen Sprachen erschienen sind. Er hat mehrere wissenschaftliche Bände und Lehrbücher herausgegeben und über 380 wissenschaftliche Publikationen verfaßt. Einige der Artikel sind inzwischen Zitationsklassiker. Der Artikel „Experimental Quantum Teleportation“ (Nature 390, 1997) wurde bisher mehr als 1.000 mal zitiert (ISI Citation Index).

Zu Anton Zeilingers zahlreichen Preisen und Ehrungen zählen unter anderem der international renommierte King Faisal Prize of Science (2005), die Wahl in den deutschen Orden Pour le Mérite, der Alexander von Humboldt Forschungspreis sowie das Österreichische Ehrenzeichen für Wissenschaft und Kunst. Er ist Ehrenprofessor der University of Science and Technology of China (1996) und Ehrendoktor der Humboldt-Universität zu Berlin (2005) und der Universität Danzig (2006). Anton Zeilinger ist Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Akademien. Zu Stiftungs- und Ehrenvorlesungen wurde er an Universitäten in Mainz, Istanbul, Yale, Uppsala, Stockholm, Toronto, Paris und Melbourne eingeladen. 

© Philip Bechtle / Universität Bonn

Donald H. Perkins - St. Catherine's College Oxford

Donald H. Perkins ist emeritierter Physik-Professor der Universität und des St. Catherine's College in Oxford/Großbritannien.

Don Perkins ist Jahrgang 1925. Er studierte Physik am Imperial College der Universität London, wo er 1945 den Bachelor erwarb und 1948 promovierte. Er wechselte 1949 an die Universität Bristol. Nach einem Forschungsaufenthalt 1955/56 am Lawrence Radiation Laboratory der University of California, Berkeley (LBL) wurde Perkins 1956 Reader in Bristol. Seine Sabbatical-Jahre 1963/64, 1976/77 und 1983/84 nutzte er jeweils zu Forschungsaufenthalten am CERN in Genf. Perkins wurde 1965 als Professor fr Elementarteilchenphysik an die Oxford Universität berufen, wo er bis zu seiner Emeritierung 1998 lehrte und forschte.

Don Perkins ist einer der Pioniere der Höhenstrahlungsexperimente mittels Emulsionstechnik. Er entdeckte 1947 das negative π-Meson auf exponierten Filmen. Seine π-Zerfallsereignisse werden in vielen Lehrbüchern der Elementarteilchenphysik gezeigt. Am LBL wandte sich Perkins Experimenten an Teilchenbeschleunigern zu. Er erforschte K-Mesonen und Antiproton-Proton-Vernichtungsreaktionen. Schon 1961 setzte er Pionen in der Krebstherapie ein. Am CERN unternahm Perkins hochenergetische Neutrino-Streuexperimente. Er ist Mitentdecker des schwachen neutralen Stroms im berühmten Gargamelle-Experiment, das elastische Neutrino-Elektron-Streuung erstmals nachgewiesen hat. In tiefinelastischer Neutrino-Nukleon-Streuung wies er Quarks und Antiquarks im Nukleon nach, bestimmte Quark- und Gluondichten im Nukleon und testete erstmals quantitativ die Quantenchromodynamik. An der Auslegung des ElektronProtonSpeicherrings HERA am DESY war er beteiligt. Ab 1982 widmete sich Perkins Experimenten zum Proton-Zerfall. Er fand dabei die ersten Hinweise auf Anomalien im atmosphärischen Neutrinofluss, die später als Neutrino-Oszillationen interpretiert wurden. Er analysierte Daten über atmosphärische und solare Neutrinos im Hinblick auf Oszillations- und Mischungsschemata.

Fast 30 Jahre lang war Don Perkins ein sehr geschätzter Berater und Gutachter bei vielen wissenschaftspolitischen Entscheidungen in Großbritannien, Europa und Amerika.

Don Perkins ist Autor von sehr beliebten Lehrbüchern. Schon 1959 erschien sein erstes, das er zusammen mit C.F.Powell ber die Emulsionstechnik bei Höhenstrahlexperimenten verfasst hat. Weltweit verbreitet ist sein Buch "Introduction to High Energy Physics", dessen 1. Auflage 1972 erschienen ist und das er für die 4. Auflage von 2000 weitgehend neu geschrieben hat. Sein jüngstes Buch, "Particle Astrophysics", ist 2003 heraus gekommen.

Don Perkins ist vielfach geehrt und ausgezeichnet worden. Er ist Ehrendoktor der Universitäten Sheffield und Bristol und Fellow der Royal Society, London. In Anerkennung seiner vielen originellen Forschungsergebnisse in der Elementarteilchenphysik wurde er 1979 mit der Guthrie-Medaille des Institute of Physics, 1992 mit der Holweck-Medaille des Institut Français de Physique, 1997 mit der Royal Medal der Royal Society und 2001 mit dem Hochenergiephysikpreis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Zu Gast- und Ehrenvorlesungen ist er an die Universitäten in Toronto, Seattle, Chicago, Hawaii und Victoria/Canada eingeladen worden.

© Prolineserver (talk) - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6698994

N. David Mermin - Cornell University

David Mermin ist Professor für Physik an der Cornell Universität im Staate New York.

David Mermin wurde geboren am 30. März 1935 in New Haven, Connecticut, USA. Er studierte Mathematik und Physik an der Harvard

University, wo er 1956 den Bachelor in Mathematik erwarb und 1961 in Physik promovierte. Nach post-doc-Stellen an der University of Birmingham und der University of California, San Diego, kam Mermin 1964 als Assistant Professor an die Cornell University. Er wurde dort 1967 Associate Professor und 1972 Full Professor. Von 1984 bis 1990 war er Direktor am Laboratory of Atomic and Solid State Physics und ist seit 1990 dort Horace White Professor.

David Mermin ist ein theoretischer Physiker mit sehr breiten Interessen und Aktivitäten. Seine Publikationsliste weist ihn als sehr regen, auf sehr verschiedenen Gebieten aktiven Forscher aus. Anfangs befasste er sich mit Statistischer Physik; davon zeugen das Mermin-Wagner-Theorem über das Nichtauftreten des Ferromagnetismus im zwei- dimensionalen isotropen Heisenberg-Modell und verschiedene Verallgemeinerungen dieses Theorems. Er trieb dann einige Jahre lang Tieftemperaturphysik der Fermi-Flüssigkeit und des superfluiden Helium-3. Der Festkörperphysik bescherte er die dielektrische "Mermin-Lindhard-Konstante" und die thermische Verallgemeinerung des Hohenberg-Kohn-Theorems. Immer stärker beschäftigten ihn die Grundlagen der Quantenmechanik, insbesondere die Theoreme von Bell und von Kochen und Specker. Seit einiger Zeit erforscht er die mathematische Kristallographie aperiodischer Kristalle; seiner Gruppe gelang ein neuer Zugang zur vereinheitlichten Beschreibung periodischer und aperiodischer Kristalle.

Mermin hat sich immer in besonderer Weise und mit sehr großem Erfolg die verständliche Darstellung komplizierter physikalischer Sachverhalte angelegen sein lassen. Er hat die spezielle Relativitätstheorie Studierenden anderer Fächer als Naturwissenschaften und Mathematik schmackhaft gemacht. Neuerdings hat er begonnen, die Quantencomputerei sowohl den Informatikern als auch den Physikern näher zu bringen. Mermin ist allgemein an der Soziologie der naturwissenschaftlichen Erkenntnisse interessiert und schlägt Brücken zwischen Naturwissenschaftlern und Soziologen.

Mermin ist Autor bzw. Koautor von Lehrbüchern. Zu sehr vielen Themen hat er pädagogische und allgemein verständliche Artikel veröffentlicht. Er schreibt regelmäßig Kolumnen in der Zeitschrift "Physics Today".

Mermin ist Fellow der American Physical Society (APS) und der American Academy of Arts and Sciences und ist Mitglied der National Academy of Sciences. Er war Fellow der Sloan Foundation und der Guggenheim Foundation. Er erhielt den Julius Edgar Lilienfeld Preis der APS, ist Fellow der American Association for the Advancement of Science, und wurde für herausragende Leistungen in der Lehre mit dem Klopsteg Memorial Preis der American Association of Physics Teachers und dem Russell Distinguished Teaching Award der Cornell Universität ausgezeichnet. Mermin ist zu vielen Ehrenvorlesungen an amerikanischen, asiatischen und europäischen Universitäten eingeladen worden.

© Philipp Weigell - Own work, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18581907

Michael S. Turner - Chicago University

Michael S. Turner hat die Bruce V. and Diana M. Rauner-Professur an der University of Chicago inne. Er ist dort sowohl Direktor des Fachbereichs Astronomie und Astrophysik als auch Mitglied des Fachbereichs Physik. Gleichzeitig ist er Wissenschaftler am Enrico-Fermi-Institut in Chicago und am Fermi National Accelerator Laboratory.

Michael S. Turner wurde am 29. Juli 1949 in Los Angeles geboren. Er studierte Physik am California Institute of Technology und erhielt 1971 den Bachelor of Science. Dann wechselte an die Stanford University, wo er 1973 den Master of Science erwarb und 1978 promovierte.

Turners Verbindung mit der University of Chicago begann 1978 als Enrico Fermi Fellow und 1980 erhielt er dort eine Professur. Seit 1979 arbeitet Turner auch am Aspen Center for Physics und war von 1989 bis 1993 dessen Vorsitzender.

Turner ist als fellow in die American Physical Society und die American Academy of Arts and Sciences aufgenommen worden und ist Mitglied der National Academy of Sciences. Viele Auszeichnungen und Ehrungen sind ihm zu Teil geworden. Er erhielt den Helen B. Warner-Preis der American Astronomical Society und den Julius Edgar Lilienfeld-Preis der American Physical Society. Weiterhin wurde er mit dem Halley Lectureship der Oxford University, dem Klopsteg Lecture Award der American Association of Physics Teachers und dem Quantrell Award für herausragende Leistungen in der Lehre in Chicago ausgezeichnet. Turner hat mehr als 200 populärwissenschaftliche Vorträge in aller Welt gehalten, von Katmandu bis Singapur und auch in Chicago. Seine einzigartigen Foliendarstellungen wurden in einer Ausstellung in der CfPA Gallery gezeigt.

In seiner Forschung konzentriert sich Turner auf die Frühgeschichte des Universums. Er war einer der ersten, der die weitgehenden Verbindungen zwischen der Teilchenphysik und der Kosmologie erkannte, und war einer der Pioniere dieses inzwischen aufgeblühten interdisziplinären Gebiets. Zusammen mit Edward Kolb und David Schramm gründete Turner die Arbeitsgruppe für Theoretische Astrophysik am Fermilab und verfasste zusammen mit Kolb die Monographie "The Early Universe". Turner hat auch bedeutende Beiträge zur Theorie der Inflation des Universums, zum Verständnis der Dunklen Materie und der Strukturbildung im Universum geleistet. Sein gegenwärtiger Forschungsgegenstand ist die Dunkle Energie als Ursache der Beschleunigung des Universums. Sein wissenschaftliches Werk umfasst über 200 Veröffentlichungen in editierten Zeitschriften, über 100 Konferenzpapiere und 7 Bücher.

© Department of Energy - Obtained via email from Department of Energy., Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7357951

Steven Chu - Stanford University

Steven Chu wurde am 28. Feb. 1948 in St. Louis, Missouri, USA geboren. Er studierte Physik an der Universität Rochester bis zum Bachelor, dann an der Universität von Kalifornien in Berkeley. Dort promovierte er 1976 bei Prof. E. D. Commins mit einer Dissertation über die Messung eines verbotenen magnetischen Dipolübergangs in Thalliumatomen.

Nach dem Ph.D. blieb er noch 2 Jahre in Berkeley, wechselte dann 1978 an die Bell Forschungslaboratorien in Murray Hill in die Sektion "Elektromagnetische Phänomene". Er wurde 1983 Leiter der Abteilung Quantenelektronische Forschung des AT&T-Bell-Forschungslabors in Holmdel. Von dort wurde er 1987 als Professor für Physik und Angewandte Physik an die Stanford Universität in Palo Alto, Kalifornien, berufen, wo er bis heute lehrt und forscht. Von 1990 bis 1993 führte er das Physik-Department.

Die Forschungsarbeiten von Steven Chu basieren auf seinen vielen apparativen und methodischen Entwicklungen neuer optischer Techniken zur Lasermanipulation von Atomen, die er vor allem für immer präzisere atomphysikalische Messungen einsetzt. In Berkeley hat er mit von ihm auf Pikosekundengenauigkeit verbesserter Laserstabilisierung die Paritätsverletzung in Thalliumatomen gemessen, Anschließend enwickelte er die Methode der Doppler-freien Zweiphoton-Spektroskopie von Positronium und Myonium. Dann trieb er die Lichtdruckabbremsung von Atomen durch allseitigen Laserlichtdruck bis in den Mikrokelvinbereich, so daß die Atome langsamer als Fußgängergeschwindigkeit werden. Diese Technik ermöglicht das Einsperren und Beobachten einzelner Atome für genügend lange Zeiten, so daß eingehende Untersuchungen an ihnen möglich werden. Diese neue Technik hat viele Anwendungen.

Die laufenden Forschungsarbeiten von Steven Chu umfassen vornehmlich Entwicklung und Einsatz von Laserkühlung, Atomfallen und atom-optischen Methoden. Er hat einen Atom-Springbrunnen gebaut, bei dem ganz langsame Atome senkrecht hoch laufen und im Erdfeld zum Stillstand kommen, bis sie wieder herunterfallen. Der Aufbau wirkt als Atom-Interferometer, mit dem ultrapräzise Messungen der Gravitationsbeschleunigung durchführbar werden. Die erreichte Genauigkeit ist 1 : 1010. Mit ähnlicher Genauigkeit will er auch die Feinstrukturkonstante bestimmen, in dem er den Rückstoß des Atoms bei der Absorption eines Photons genau mißt. Extrem langsame Atome zeigen Bose-Einstein-Kondensation. An einem solchen System sind Tests fundamentaler Symmetrien möglich, darunter der Zeitumkehrinvaranz.

Steven Chu setzt seine Techniken auch für biophysikalische Messungen ein. So hat er in vitro-Messungen der Bewegung einzelner Proteinmoleküle der DNA durchgeführt.

Steven Chu ist für seine Forschungsarbeiten vielfach geehrt und ausgezeichnet worden. 1987 erhielt er den Broida-Pries für Laserspektroskopie der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft und war 1988 Morris Loeb Lecturer an der Universität Harvard. In Stanford wurde 1990 zum Theodore und Frances Geballe-Professor ernannt. 1993 wurde er in die Nationale Akademie der Wissenschaften berufen und mit dem König-Faisal-Pries für Naturwissenschaften ausgezeichnet. 1995 wurde er Preisträger der Alexander von Humboldt-Stiftung.

Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji und William D. Phillips erhielten 1997 den Physik-Nobelpreis für die Entwicklung von Methoden zur Kühlung und Einsperrung von Atomen mit Laserlicht.

© Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Ufficio Comunicazione - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=95938672

Ugo Amaldi - Università di Milano

Ugo Amaldi wurde am 26. August 1934 in Rom geboren. Er studierte Physik an der Universität Rom, wo er 1957 die "Laurea" erwarb und 1960 das Postgraduiertenstudium abschloss.

Am Istituto Superiore di Sanita (ISS) der Universität Rom wurde er fest angestellt und lehrte dort 13 Jahre. 1967 erhielt er das italienische Äquivalent zur Habilitation. Von 1968 bis 1973 war er Direktor der Sezione Sanita des INFN (Nationales Institut für Kernphysik). In diesen Jahren verfasste er zwei Lehrbücher über Strahlungsphysik, später zusammen mit seinem Vater Edoardo Amaldi ein weiteres, das in Italien ein Standard-Physik-Lehrbuch geworden ist.

Ugo Amaldis Forschungsaktivitäten ranken sich um die Physik der kleinsten Teilchen. Nach seinen Promotionsarbeiten am 500 MeV Elektronen-Synchtrotron in Frascati wirkte er ab 1960 im Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf am Protonen-Synchrotron in Experimenten zu Proton-Antiproton Reaktionen mit. In dieser Zeit entstanden auch phänomenologische Arbeiten zur Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung. In den Jahren 1963 bis 1966 begründete er als Leiter einer ISS-Gruppe am Elektronen-Synchrotron in Frascati die Methode, die Kernstruktur mit energetischen Elektronen über Proton-knock-out-Reaktionen zu untersuchen. Für diese bahnbrechenden Arbeiten wurde er mit dem Grimaldi-Preis der Italienischen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Von 1966 bis 1968 bereitete er Experimente für den Elektron-Positron Speicherring Adone in Frascati vor. Parallel dazu übertrug er seine Methode der Elektron-induzierten Strukturuntersuchungen auf die Atomphysik und führte erste Experimente durch, aus denen eine neue Forschungsrichtung der Atom- und Molekülphysik erwachsen ist.

Nach 1968 wandte sich Amaldi wieder der Hochenergiephysik im CERN zu. Auf Experimente zur Proton-Proton- und Proton-Deuteron-Wechselwirkung am Protonen-Synchrotron folgte ab 1970 das Pionier-Experiment zur elastischen Proton-Proton-Streuung am neuartigen Proton-Proton Speicherring ISR. 1973 wechselte Amaldi von der Universität Rom zum CERN. Es folgten weitere erfolgreiche ISR-Experimente, unter deren Ergebnissen der vielbeachtete Wiederanstieg des totalen Proton-Proton-Wirkungsquerschnitts besonders mit Amaldis Namen verbunden ist. 1975 war er Mitbegründer der CHARM-Kollaboration, die viele grundlegende Neutrino-Streuexperimente durchgeführt hat. Mit Beginn der Vorbereitungen der Experimente am Elektron-Positron-Speicherring LEP des CERN formte er ab 1983 die DELPHI-Kollaboration und war rund 10 Jahre lang deren Sprecher.

Ugo Amaldis vielseitige wissenschaftliche Beiträge gipfeln in Arbeiten zur Elektronstreuung am Proton im Bereich mittlerer Energien, zum Proton-Antiproton-System, zum peripheren Modell der Pionerzeugung, zu Proton-Proton-Reaktionen, zur Neutrino-Streuung und zu Elektron-Positron-Reaktionen auf der Z-Resonanz. Er hat herausragende Innovationen geleistet und neue Forschungsfelder und Untersuchungsrichtungen initiiert. So geht das Konzept, höchste Elektron-Positron-Energien mit zwei gegenläufigen Linearbeschleunigern zu erreichen, auf dessen Realisierung weltweit die Beschleunigerlabors intensiv hinarbeiten, auf den Vorschlag Amaldis aus dem Jahre 1975 zurück. Amaldis jüngste Initiative ist das 1991 begründete Hadron-Therapie-Projekt in Novara.

Seit 1982 ist Ugo Amaldi Professor an der Universität Mailand und hat seit 1992 dort den Lehrstuhl für Physik inne. Viele Ehrungen sind ihm zuteil geworden. Er ist Mitglied der Italienischen Akademie der Naturwissenschaften. 1993 erhielt er die Ehrendoktorwürde der Universität Uppsala.

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Richard E. Taylor - Stanford University

Richard E. Taylor wurde am 2. November 1929 in Medicine Hat, Alberta, Kanada geboren. Er studierte Physik an der University of Alberta in Edmonton, wo er 1950 den Bachelor of Science und 1952 den Master of Science abschloß. Er begann 1952 mit einem Graduiertenstudium an der Stanford University in Kalifornien und führte dort von 1954 bis 1958 Experimente im Labor für Hochenergiephysik durch. Er wurde 1962 in Stanford promoviert.

Von 1958 bis 1961 war er bei Aufbau und Durchführung von Experimenten am 1.3 GeV Linearbeschleuniger in Orsay, Frankreich, tätig. In dieser Zeit besuchte er zum ersten Mal das Bonner Physikalische Institut. Nach seiner Rückkehr in die USA im Jahr 1961 wurde Dr. Taylor wissenschaftlicher Mitarbeiter im Lawrence Radiation Laboratory in Berkeley, Kalifornien.

1962 wechselte er zum Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), wo er die neuen Experimentieranlagen aufbaute. Als der Beschleuniger 1966 in Betrieb genommen wurde, führte er Experimente mit Elektronen- und Photonstrahlen durch. Nach seiner Berufung in die Fakultät im Jahr 1968 setzte er die Experimente zur Erforschung von elastischer und inelastischer Elektronenstreuung fort. Das akademische Jahr 1971-72 verbrachte er am CERN in Genf als Stipendiat der John-Simon-Guggenheim-Stiftung.

Nach seiner Rückkehr zum SLAC führte er insbesondere Experimente zur Paritätsverletzung bei der Elektronenstreuung durch. Diese Exprimente bewiesen die Existenz von schwachen neutralen Strom-Wechselwirkungen mit genau der theoretisch vorhergesagten Stärke, die die für die elektromagnetischen Phänomene und die Radioaktivität verantwortlichen Kräfte vereinigt.

1981 erhielt er ein Alexander von Humboldt-Stipendium und verbrachte aufgrund dessen einige Monate im DESY in Hamburg. Während dieser Zeit wurde er ins LEP-Komitee im CERN berufen und wirkte dort als Berater bis zur Fertigstellung von LEP im Jahre 1989.

1982 wurde er für fünf Jahre Associate Director der Forschungsabteilung im SLAC. Seitdem war er in verschiedenen Experimenten am SLAC. Weiterhin ist er in einem der Experimente - H1 - am Elektron-Proton-Speicherring HERA im DESY tätig.

Prof. Taylor's Name ist mit der wissenschaftlichen Erforschung der inneren Struktur des Protons und des Neutrons am SLAC eng verbunden. Das Studium der an diesen Objekten gestreuten Elektronen legte die Existenz einer Substruktur mit wesentlich kleineren Teilchen nahe. Im Laufe dieser Arbeiten und anderen Forschungen konnten diese Sub-Teilchen als "Quarks" identifiziert werden, die 1963 von Gell-Mann und Zweig als die fundamentalen Bestandteile der Hadronen vorgeschlagen wurden.

Diese Experimente wurden 1989 mit dem W.K.H. Panofsky-Preis der American Physical Society ausgezeichnet. Der Preis wurde an J.F. Friedman, H.W. Kendall und R.E. Taylor gemeinsam vergeben. Die gleichen Wissenschaftler wurden 1990 mit dem Nobel-Preis für Physik ausgezeichenet.

Richard E. Taylor erhielt die Ehrendoktorwürde in Paris, Edmonton, Calgary und Lethbridge. Er war Foreign Associate der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften und Fellow der Royal Society of Canada.

Wolfgang Paul Biography

Wolfgang Paul was born on August 10, 1913, in Lorenzkirch, a small village in Saxony. After graduating from high school in Munich - with nine years of Latin and six years of ancient Greek as well as history and philosophy - he decided to become a physicist. The great theoretical physicist Arnold Sommerfeld advised him to first train as a precision mechanic.

In 1932 he began his studies at the Technical University of Munich and continued them in 1934 in Berlin, where he received his diploma and in 1939 his doctorate.

He went to Kiel with Hans Kopfermann and in 1942 joined the latter as senior assistant at the 2nd Physics Institute of the University of Göttingen, where he habilitated in 1944.

In 1952 he was appointed full professor at the University of Bonn, where he became director of the Physics Institute. His research interests were atomic and molecular physics, mass spectrometry, and elementary particle physics. During his tenure as director, the first European strong-focus electron synchrotron was built in Bonn. A much larger one followed in the mid-1960s, and in the 1980s an even larger facility, ELSA, was built directly under the buildings of the Physics Institute.

In 1981 Wolfgang Paul became emeritus professor. During his time in Bonn, Prof. Paul was director of German and European particle and nuclear physics laboratories at KFA Jülich, CERN and DESY. He was frequently called upon as an advisor to the German government.

From 1979, he served for ten years as president of the Alexander von Humboldt Foundation, which promotes international cooperation between scientists around the world. In 1989, Paul received the Nobel Prize for the development of the ion trap technique.

In addition, he received many prizes and awards, including honorary doctorates from the universities of Uppsala, Aachen, Poznan, Salonika, and Canterbury. He was vice chancellor of the Order Pour Le Merite. He received the Grand Cross of Merit with Star, the highest German award, as well as the Robert Wichard Pohl Prize of the German Physical Society and the Gold Medal of the Academy of Sciences in Prague and the Dirac Medal of the University of New South Wales. On the occasion of his eightieth birthday, he was elected honorary senator of the University of Bonn due to his numerous achievements in science administration and his services as president of the Alexander von Humboldt Foundation.

Wolfgang Paul was a member of numerous academies of science and an honorary member of DESY and the KFA Jülich. As an outstanding scientist, he was invited to give honorary lectures at Harvard University, the Fermi Institute in Chicago, the University of Tokyo and the University of Minnesota.

Eine Wissenschaftlerin und ein Wissenschaftler arbeiten hinter einer Glasfassade und mischen Chemikalien mit Großgeräten.
© Dietmar Menze


In 1991, Wolfgang Paul contributed half of his Nobel Prize money to a "Wolfgang Paul Foundation" for the promotion of international relations in science, which is administered by the Alexander von Humboldt Foundation. In the foundation's letter to the Secretary General of the Alexander von Humboldt Foundation dated Nov. 18, 1991, Wolfgang Paul writes:

"Aus dem Zinsertrag soll jährlich oder besser jedes zweite Jahr ein international herausragender Physiker für eine Gastvorlesung an das Physikalische Institut der Universität Bonn eingeladen werden. Vorbild dafür sind für mich die "Morris Loeb Lectures" der Harvard Universität, die "Fermi Lectures" in Chicago oder die "van Vleck Lectures" an der Universität Minnesota. Ich habe es als Auszeichnung angesehen, zu diesen Vorlesungen eingeladen zu sein und einige Tage bzw. Wochen sehr anregender Diskussionen an den Gastinstituten verbringen zu können. Dementsprechend würde ich mich freuen, wenn die Bonner Vorlesungen nach meinem Tode mit meinem Namen verbunden werden. Vorschläge für die Auswahl der Vortragenden sollen der Stiftung durch eine Dreier-Kommission gemacht werden. Ihr sollen zwei Bonner Physiker - mein jeweiliger Nachfolger im Amt, der Vorsitzende der Fachgruppe Physik - und der Physikgutachter für die Vergabe von Humboldt-Forschungspreisen angehören. Die Länge des Gastaufenthaltes ist mit den Einzuladenden abzusprechen. Für den Fall, daß bei einem längeren Aufenthalt eines ausländischen Gastes die Kosten durch die aufgelaufenen Zinsen nicht abgedeckt werden können, stellten Sie in Aussicht, daß die Humboldt-Stiftung helfen werde; sollen doch die Gäste ihrem Rang nach Humboldt-Forschungspreisträgern entsprechen. Für die Vorlesung nicht verbrauchte Zinseinkünfte können für andere Stiftungsaufgaben genutzt werden bzw. dem Kapitalvermögen zufließen. Mit meinem Beitrag zur Stiftung danke ich für die Unabhängigkeit und materielle Hilfe, die ich in meiner wissenschaftlichen Arbeit an der Universität Bonn gefunden habe. Ich erlebte dort am Physikalischen Institut die intellektuelle Atmosphäre einer echten Gemeinschaft von Lehrenden und Lernenden im Geiste Wilhelm von Humboldts."


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Prof. Dr. Klaus Desch


Nußallee 12

53115 Bonn

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