Forschung
Die Forschungsgruppen sind gemäss ihrer Fachrichtungen über verschiedene Institute und Laboratorien verteilt. Sie bieten die Möglichkeit, Forschung auf höchstem Niveau zu betreiben. Bewerbungen für Doktoranden- und Postdoc-Stellen sollten direkt an den verantwortlichen Professor adressiert werden.
Am Institut für Astrophysik (ASTRO), werden Daten aus der Beobachtung entfernter und naher Galaxien analysiert, um daraus ein besseres Verständnis der Bildung und Entwicklung von Strukturen im Universum über kosmische Zeitskalen, sowie über das Wesen der dunklen Materie und der dunklen Energie, zu gewinnen. Das Studium der Stern- und Planetenbildung hilft uns, die Bedingungen für die Entstehung von Leben im Universum besser zu verstehen. Dank der Mitgliedschaft der Schweiz in der European Southern Observatory (ESO) Kollaboration und in der European Space Agency (ESA), hat das Institut Zugang zu den weltbesten Teleskopen, sei es auf der Erde oder im Weltraum.
Am Laboratorium für Festkörperphysik (LFKP), werden Materialien auf allen Längenskalen entworfen und gezüchtet. Dabei kann die effektive Dimensionalität von null (einzelnes Atom oder Atomcluster, z.B. Quantenpunkte), über eins (Quantendrähte) und zwei (z.B. Graphen= isolierte Kohlenstoffschicht) bis drei (normale Festkörper) gewählt werden. Deren quantenmechanischen Anregungen werden mittels Spektroskopie, Transport- und thermodynamische Messungen untersucht; durch Strukturierung im Nanoskalen Bereich werden neue elektronische Bausteine hergestellt und deren Eigenschaften untersucht. Dabei ist die Beherrschung einzelner Quantenfreiheitsgrade ein vorrangiges Thema im Hinblick auf Anwendungen in der Quanteninformation. Neben der Weiterentwicklung der Zucht-, Strukturierungs-, und Untersuchungs-methoden im Hause, besteht eine fruchtbare Zusammenarbeit mit anderen ETH-Instituten und Laboratorien, sowie mit dem Paul Scherrer Institut (PSI).
Das Institut für Neuroinformatik (INI), zeichnet sich aus durch seine Pluridisziplinarität. Forscher aus der Physik, der Biologie, den Ingenieurwissenschaften, der Mathematik, den Computerwissenschaften, wie auch aus den kognitiven Wissenschaften und der Medizin arbeiten gemeinsam an der Erkundung der Prinzipien nach denen das Gehirn funktioniert. Die so gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage in der Entwicklung neuer Paradigmen für die Informationsbearbeitung, die dann in künstlichen "devices", welche intelligent mit der Umwelt wechselwirken, implementiert werden.
Das Institut für Teilchenphysik (IPP), ist ein wichtiger Partner in internationalen Kollaborationen an Grossforschungsanlagen. Am "Large Hadron Collider" (LHC) am CERN, werden Kollisionsprozesse bei höchsten Energien (Teravolt) studiert, mit dem Ziel, fundamentale Theorien zum Aufbau der Materie zu testen. Am Gran Sasso werden die Eigenschaften von Neutrinos untersucht. Weitere Forschungsrichtungen betreffen die Suche nach der fehlenden Materie im Universum, sowie das Studium der kosmischen Strahlung bei hohen Energien. Parallel dazu werden neue Detektoren entwickelt und ihre mögliche Anwendung auf andere Gebiete untersucht.
Am Institut für Quantenelektronik (IQE), werden neue Quantenphänomene in ultrakalten Gasen aus bosonischen und fermionischen Atomen untersucht, sowie neue optische Quellen entwickelt. Auf dem Gebiet der mesoskopischen Physik werden kohärente Scharen von optisch aktiven Quantenpunkten in Bezug auf die Spindynamik der darin enthaltenen magnetischen Atome, sowie die quantenmechanischen Korrelationen zwischen den ausgesandten Photonen erforscht. Eine weitere Forschungsrichtung bildet die Physik ultraschneller Prozesse. Dort werden neuartige, ultraschnelle Laserquellen im Wellenlängenbereich vom Infraroten bis zu den Röntgenstrahlen, sowie die entsprechende Messtechniken entwickelt. Dabei werden Pulslängen von 10-15 bis 10-18 Sekunden erreicht.
Am Institut für theoretische Physik (ITP) werden Berechnungen zu den am CERN durchgeführten Experimente angestellt, die Aussagen der "String-" Theorie zu den fundamentalen Bausteinen unseres Universums analysiert, und die mathematischen Grundlagen der Beschreibung von Vielteilchensystemen und Quantenphänomenen erforscht. Unter anderem wird nach neuen, bei tiefen Temperaturen in Erscheinung tretenden, exotische Phasen in künstlichen oder neuartigen Materialien gesucht. Allgemeiner werden die Eigenschaften von physikalisch interessanten neuen Festkörperverbindungen untersucht. Das Potential des Quanten-Rechnens und der Quanten-Kryptographie wird analysiert, mit Implementierungsvorschlägen in mesoskopischen Bauelementen. Zu einer breiten Palette von Themen, mit Schwerpunkt in der Atomoptik und in der Theorie der kondensierten Materie werden Computersimulationen durchgeführt. Das Institut betreibt auch das "Zentrum für theoretische Studien" (CTS), ein Programm für Workshops und akademische Gäste. Der Direktor des "Swiss National Supercomputing Center" ist Mitglied des ITP.
Am Laboratorium für Ionenstrahlphysik (LIP), werden mit Hilfe der Beschleuniger-Massenspektroskopie archeologische Datierungen vorgenommen, sowie Spuren von Isotopen in geologischen and medizinischen Proben nachgewiesen. Mit hochenergetischen Ionenstrahlen werden Materialien nach ihrer Struktur untersucht und verändert. Das Laboratorium investiert stark in die Entwicklung von Instrumenten der nächsten Generation für die Beschleuniger-Massenspektroskopie.