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Wien - Einen Zustand zwischen Ordnung und Unordnung in der Welt der Quanten konnte Jörg Schmiedmayer, Leiter des Atominstituts der Technischen Universität (TU) Wien, im Vorjahr erstmals experimentell nachweisen. Der Physiker vermutet, dass ein solcher Zustand ein allgemeines Phänomen ist, das auch in anderen Systemen zu finden sein sollte. Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat Schmiedmayer nun einen hoch dotierten Förderpreis zugesprochen, damit er sich auf die Suche nach diesen besonderen Quanten-Zuständen macht.
Ausgangspunkt von Schmiedmayers Experimenten ist der besondere Materiezustand eines Bose-Einstein-Kondensats (BEC). Dieses entsteht unter bestimmten Bedingungen, wenn man eine Atomwolke auf nahezu den absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius) abkühlt. Die Teilchen verlieren dabei quasi ihre Identität und bewegen sich im Gleichschritt - es herrscht hochgradige Ordnung. Mit der Zeit nimmt diese Ordnung ab, die Atomwolke strebt einem thermischen Gleichgewicht mit großer Unordnung zu. Ähnliches passiert, wenn Eis schmilzt.
Im Fall des BEC wechselt die Atomwolke von einem Zustand, der nur quantenphysikalisch beschrieben werden kann, in einen Zustand, in dem die Quanten-Eigenschaften der Teilchen keine große Rolle mehr spielen. Dazwischen gibt es aber, wie Schmiedmayer nachweisen konnte, ein überraschend stabiles Zwischenstadium, der sogenannte "prä-thermalisierte Zustand".
Und dieser Zwischenzustand sollte nach Ansicht Schmiedmayers auch anderswo zu finden sein. Etwa wenn schwere Ionen bei extrem hohen Energien im Teilchenbeschleuniger LHC am Europäischen Kernforschungslaboratorium CERN kollidieren. "Es könnte sein, dass auch die kosmische Hintergrundstrahlung einem prä-thermalisierten Zustand entstammt, den das Universum kurz nach dem Urknall einnahm", so Schmiedmayer in einer Aussendung der TU.
Im Rahmen des mit mehr als zwei Millionen Euro dotierten ERC-"Advanced Grant" will Schmiedmayer diesen "prä-thermalisierten Zustand" und anderen Nicht-Gleichgewichts-Phänomenen in Quanten-Vielteilchensystemen auf den Grund gehen. Schließlich könnte dieser Zustand für Anwendungen in der Quantenphysik interessant sein. Will man etwa Daten in einem Quanten-Computer speichern oder Berechnungen durchführen, erzeugt man zwangsläufig einen Ungleichgewichts-Zustand, der in ein thermisches Gleichgewicht strebt und damit zerstört wird. (APA/red, derStandard.at, 23. 1. 2013)
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