Experimente von Tiroler Wissenschaftern
Innsbruck - Vor rund acht Jahren gelang erstmals die
Herstellung eines bereits von Jahrzehnten vorhergesagten
Materiezustandes, des so genannten Bose-Einstein-Kondensats (BEC).
Seither gab es fast so etwas wie einen Wettlauf unter Physikern, den
seltsamen Zustand, in dem Atome ähnlich wie Laserlicht gleichsam im
Gleichschritt funktionieren, für immer größere Atome zu erreichen und
zu halten. Wie Peter Zoller, Professor am Institut für Theoretische
Physik der Universität Innsbruck, in der neuesten Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Science"
ausführt, beginnt nun quasi eine neue Ära: BEC wird als Werkzeug
eingesetzt, um bisher wenig verstandene physikalische Phänomene zu
erforschen.
BEC, das nur bei extrem tiefen Temperaturen nahe dem absoluten
Nullpunkt erreicht werden kann, ist ein völlig eigener Zustand der
Materie, so wie fest, flüssig, gasförmig oder der Plasmazustand, bei
dem sich Atomkerne von den Elektronen trennen. Die einzelnen Atome
verlieren dabei ihre Identität und funktionieren völlig synchron,
ähnlich einer bestens trainierten Kompanie von Gardesoldaten bei
einer Parade. Physiker sprechen von so einem Trupp von Atomen im BEC
als einem einzigen Quantenzustand, verschiedenste
grundlagenphysikalische Phänomene können so beobachtet werden.
Methode für eigene Identität
Eine weitere Eigenheit der Atome im BEC ist die Tatsache, dass sie
nur wenig mit einander wechselwirken. "Möchte man damit weitere
Experimente anstellen, so ist dies für manche Anwendungen von
Nachteil", erklärte Zoller. Die Innsbrucker
Wissenschafter haben daher in Zusammenarbeit mit Immanuel Bloch von
der Ludwig-Maximilians-Universität München Methoden entwickelt, mit
denen sie den einzelnen Atomen gleichsam wieder eine eigene Identität
geben können.
So werden die einzelnen Teilchen in einem so genannten optischen
Gitter eingefangen. Dieses Gitter besteht aus Wellen, welche durch
zwei auf einander gerichtete Laserstrahlen erzeugt werden. Richtig
auf einander abgestimmt, entsteht ein dreidimensionales Muster aus
Wellenbergen und -tälern, das Ganze gleicht einem Eierkarton. Ziel
ist, dass jedes Atom des BEC in einem - um beim Vergleich zu bleiben
- Eierbecher zu liegen kommt.
So könnte man das Problem der schwachen Wechselwirkung umgehen und
eine starke simulieren. Zoller erhofft sich durch derlei Experimente,
dass etwa das bis heute nicht wirklich verstandene Phänomen der
Quanten-Physik besser erforscht werden könnte. Auch eine Anwendung in
Richtung Quantencomputer ist durch die Partikel im Licht-Gitter
denkbar.
(APA)
