Bose-Einstein-Kondensat bei Raumtemperatur erzeugt

9. Oktober 2006, 12:27
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Bislang gelang Herstellung nur nahe dem absoluten Nullpunkt

Münster/London - Einem internationalen Physikerteam ist es gelungen, ein Bose-Einstein-Kondensat bei Raumtemperatur ohne Kühlung herzustellen, berichtet das Wissenschaftsmagazin "Nature".

Die Bose-Einstein-Kondensation findet nur unter ganz bestimmten Bedingungen statt: die Dichte der Teilchen muss einen kritischen Wert überschreiten. Obwohl Einstein überzeugt war, dass dies auch bei typischen Umgebungstemperaturen gelingen müsste, ist die Bose-Einstein-Kondensation bisher nur bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gelungen. 2001 konnten Forscher ein solches Kondensat in extrem ultra-kalten, verdünnten Alkali-Gasen herstellen und beobachten. Sie erhielten dafür den Nobelpreis. Es schien seitdem völlig unmöglich, Bose-Einstein-Kondensation von Atomen bei Raumtemperatur zu beobachten, da die erforderlichen Atomdichten bei Raumtemperatur sofort zur Bildung von Flüssigkeiten oder Festkörper führen.

Kurz, aber messbar

Dem Forscherteam um Sergej Demokritov vom Institut für Angewandte Physik der Universität Münster ist es nun gelungen, eine solche Kondensation mit Gasen magnetischer Quanten in Festkörpern herzustellen. "Diese so genannten Magnonengase sind Atomgasen sehr ähnlich und existieren bereits bei Raumtemperatur", so Demokritov. Doch können auch diese nicht einfach in den Zustand der Bose-Einstein-Kondensation versetzt werden, da die erforderliche Magnonendichte genau wie beim Atomgas nicht erreicht werden kann. Demokritov ist es mit Forschern der TU-Kaiserslautern, aus den USA und der Ukraine gelungen, dieses Hindernis zu überwinden: Sie haben mit Hilfe von Mikrowellen zusätzliche Magnonen erzeugt und sie den vorhandenen Magnonen beigemischt. Obwohl die zusätzlichen Magnonen nur eine Millionstel Sekunde existieren, reichte diese Zeit aus, um das Verhalten des magnetischen Supergases mit einem Laserstrahl als Messfühler zu untersuchen.

"Unmittelbare Auswirkungen auf die Umwelt wird das Forschungsergebnis nicht haben, sehr wohl aber auf die Wissenschaft", erklärt Demokritov. Bisher hätten Forscher immer wieder versuchte die kritische Dichte zu erhöhen, um diesen Aggregatzustand auch unter höheren Temperaturen herzustellen. "Nun gibt es langfristige Perspektiven, diese unmögliche Dichte zu erhöhen", so der Forscher.

Frühe Prognose

Den besonderen Zustand der Materie im tiefgekühlten Kondensat hatte Einstein 1923 auf Basis von Arbeiten des indischen Physikers Satyendra Nath Bose in der Theorie vorhergesagt. Bose hatte solche Systeme bei Photonen untersucht, Einstein hat die Ergebnisse auf Materieteilchen übertragen. Im Bose-Einstein-Kondensat sind Teilchen enthalten, die sich im Gleichtakt wie eine große Welle verhalten. Einstein selbst konnte diesen Aggregatszustand nicht zu Gesicht bekommen, denn erst mit der Kühlung durch Laserlicht gelang es Forschern 1995 diesen herzustellen. (pte)

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