Wer sind Sie und an welchem Thema forscht ihre Nachwuchsgruppe?

Mein Name ist Christoph Lotz und ich bin Maschinenbauingenieur. Gemeinsam mit meiner Arbeitsgruppe, bestehend aus Physiker*innen und Ingenieur*innen, beschäftige ich mich mit quantenoptischen und ingenieurstechnischen Forschungsthemen unter unterschiedlichen Gravitationsbedingungen. Diese speziellen Umgebungsbedingungen werden am Hannover Institute of Technology (HITec) im Einstein-Elevator erzeugt, welchen die Arbeitsgruppe betreibt. In QuantumFrontiers arbeite ich an der Planung, Realisierung und Tests von wegweisenden Technologien für zukünftige Weltraummissionen auf Mikrogravitationsplattformen. Parallel forsche ich an (Produktions-)Technologien für den Einsatz in der Raumfahrt, die für einen nachhaltigen Weg der Menschheit hin zu einer multiplanetaren Spezies essenziell benötigt wird.

Welcher Forschungsfrage gehen Sie dabei konkret nach?

Wie können wir fundamentale Fragestellungen auf der Erde untersuchen, die üblicherweise im Weltraum nachweisbar wären? Wie können wir Effekte, die von der Erdgravitation maskiert werden, auf der Erde untersuchen? Können wir sensibelste Experimente in einer hochdynamischen Anlage unter höchster Qualität untersuchen? Meine Forschung ermöglicht es Quantenexperimente in Mikrogravitation, entsprechend der Qualitätsanforderungen des jeweiligen Experiments, durchzuführen. Außerdem befinden wir uns schon jetzt mit der aktuell verfügbaren Messtechnik an der Grenze des Messbaren. Diese gilt es beispielsweise durch die Hybridisierung von elektrostatischen und atominterferometrischen Sensoren zu überwinden.

Ich arbeite außerdem im Bereich der additiven Fertigung. Wie können wir im All oder auf unterschiedlichen Himmelskörpern Bauteile erzeugen? Welche Fertigungsverfahren eignen sich für die Verarbeitung beispielsweise von Regolith (Mondstaub)? Die Entwicklung von (Produktions-)Technik für den Einsatz im Weltraum ist notwendig für die aktuell geplanten Missionen und ermöglicht dabei zusätzlich mit disruptiven Innovationen auch irdische Herausforderungen zu lösen.

Was begeistert Sie an dem Thema?

Die Forschung an quantenphysikalischen Experimenten sowohl in Grundlagen als auch Anwendungen der Metrologie beispielsweise für zukünftigen Weltraummissionen ist eine Gemeinschaftsaufgabe verschiedener Disziplinen. Gemeinschaftlich Lösungen für die Entwicklung innovativer Technologien zu entwickeln, die häufig Wegbereiter für Entwicklungssprünge auch wiederum in anderen Forschungsfragen sein können, ist hochgradig spannend und erfordert Kreativität und Kontinuität.

Wie hilft Ihr Thema, die Grenzen des Messbaren zu verschieben?

Die Untersuchung quantenphysikalischer Prozesse in Mikrogravitation setzt möglichst ungestörte Umgebungsbedingungen voraus. Herausforderungen sind dabei geringste Restbeschleunigungen, geringe Rotationsraten, keine störenden elektrischen und magnetischen Felder, kontrollierte Umgebungstemperaturen und vieles mehr. Die steigende Präzision in den Experimenten fordert auch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Anlage. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist der Austausch zwischen Experimentierenden und Fallturmbetreibenden, da dies ein wesentlicher Schlüssel für die Planung, erfolgreiche Durchführung und Auswertung der hochtechnologischen und komplexen Experimente ist.

Was macht die Mitarbeit im Exzellenzcluster QuantumFrontiers besonders?

QuantumFrontiers ist eine hochspezialisierte und offene Gemeinschaft, die sich zusammen großen Aufgaben gestellt hat. Die Themen sind vielschichtig und es bringt mir Freude, zum Erreichen von Teilzielen beitragen zu können. Außerdem schätze ich die gemeinsame Arbeit mit verschiedenen Disziplinen sowie die internationalen Kontakte zu interessanten Experimenten und Spitzenwissenschaftler*innen. Den notwendigen Rahmen dafür bietet QuantumFrontiers.