Reibungslose Quantenwelle

15. Mai 2013, 19:00
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Tiroler Forscher zeigen "Zweite Welle" in Quantengas

Innsbruck/Wien - Bei sehr tiefen Temperaturen verlieren bestimmte Flüssigkeiten jede innere Reibung, sie werden "superfluid". Bei dem quantenmechanischen Phänomen verteilt sich Wärme nicht gleichmäßig, sondern in Wellenbewegungen, was deshalb auch "Zweiter Schall" genannt wird. Suprafluidität wurde bisher nur in verflüssigtem Helium und in ultrakalten Quantengasen beobachtet, der Zweite Schall dagegen bisher nur in Helium. Für die Quantengase haben das nun Physiker aus Trient und Innsbruck nachgeholt, wie sie in "Nature" berichten.

Um ultrakalte Quantengase zu erzeugen, werden Atome in einer Vakuumkammer beinahe auf den absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius abgekühlt. Die Quantenphysiker um Rudolf Grimm, der für die Österreichische Akademie der Wissenschaften und die Universität Innsbruck forscht, beobachteten im Labor ein Quantengas aus rund 300.000 Lithium-Atomen. Die kleine, nur einige 100 Mikrometer große Wolke erhitzten sie per Laser an einer Stelle, um die sich ausbreitende Temperaturwelle zu beobachten.

Bisher ging man mehr oder weniger davon aus, dass die Dichte trotz Temperaturwelle gleichbleibt. Aufgrund der thermischen Expansion gebe es aber auch eine messbare Dichtewelle in der Gaswolke, entdeckten die Forscher.

Unter Grimms Partnern des Zentrums für Bose-Einstein-Kondensation in Trient ist auch Lev Pitaevskii, der 1955 bis 1962 Mitarbeiter des russischen Nobelpreisträgers Lev Landau war. Landau entwickelte ein Erklärungsmodell für Superfluidität und Zweiten Schall, auf das sich die Forscher stützten. (APA, pum/DER STANDARD, 16. 5. 2013)

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