Drum prüfe, was sich bindet

23. Februar 2009, 18:16
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Innsbrucker Quantenphysikern gelang ein neuer Nachweis von "Efimov-Zuständen"

Innsbruck - Vitali Efimov machte Anfang der 1970er-Jahre eine Entdeckung, von der er vermutlich selbst nicht dachte, dass sie auch noch 39 Jahre später Thema wissenschaftlicher Arbeiten sein würde. Er errechnete, dass sich drei Bosonen unter Ausnutzung ihrer quantenmechanischen Eigenschaften zu einem schwach gebundenen Objekt vereinen lassen, obwohl sie eigentlich paarweise keine Bindung eingehen können. Seither spricht man von "Efimov-Zuständen".

Die Fachwelt bezweifelte lange, dass ein praktischer Nachweis dieses theoretischen Prinzips möglich sei. 2006 gelang es Forschern am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck um Wittgensteinpreisträger Rudolf Grimm und Hans-Christoph Nägerl dennoch, diese "Zustände" experimentell nachzuvollziehen, damals bestand die Dreierbeziehung ausschließlich aus Atomen. Nun ist es am gleichen Institut erstmals gelungen, den Nachweis auch mit einem Atom und einem zweiatomigen Molekül zu erbringen.

Die Italienerin Francesca Ferlaino und der Niederländer Steven Knoop, beide seit drei Jahren als Nachwuchsforscher in Innsbruck tätig, haben dazu ein ultrakaltes Gas aus freien Cäsiumatomen beobachtet, das auf eine Temperatur von wenigen Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt wurde. Mithilfe eines Magnetfelds wurde ein Teil der Atome zu zweiteiligen Molekülen zusammengeführt. Nach weiteren Veränderungen der Magnetfelder haben sich die Atome und Moleküle dann zu "Efimov-Zuständen" verbunden.

Die entstehenden Objekte wurden dabei nicht direkt beobachtet, sondern als starker Verlust von Teilchen in dem ultrakalten Gas wahrgenommen. Die Forschungsarbeit wurde nun in der Online-Publikation des Journals Nature Physics veröffentlicht.

Rudolf Grimm sagt, dieses Paper zeige, "dass die Theorie qualitativ zwar stimmt, aber für reale Systeme im Detail korrigiert werden muss". Ein besseres Verständnis der "Efimov-Zustände" könnte den Weg zu theoretischen Lösungen von noch komplexeren Systemen bahnen. (pi//DER STANDARD, Printausgabe, 24. 2. 2009)

  • Die Theorie von Vitali Efimov (Bild) wurde nun erneut von Innsbrucker Physikern nachgewiesen.
    grafik: josé d'incao, experimentalphysik innsbruck

    Die Theorie von Vitali Efimov (Bild) wurde nun erneut von Innsbrucker Physikern nachgewiesen.

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