Bose-Einstein-Kondensate

Wenn sich zwei Wellenpakete mit gleicher Wellenlänge und entgegengesetzter Geschwindigkeit treffen, sieht das so aus:


De Broglie stellte 1924 die Hypothese auf, dass Teilchen sich genau so verhalten und Einstein schrieb: "Es  scheint, dass mit jedem Bewegungsvorgang ein undulatorisches Feld verknüpft sei, ebenso wie mit der Bewegung der Lichtquanten das optische undulatorische Feld verknüpft ist. Dies undulatorische Feld - dessen physikalische Natur einstweilen noch dunkel ist, muss sich im Prinzip nachweisen lassen durch die ihm entsprechenden Bewegungserscheinungen" (Sitzungsberichte der preuss. Akad. d. Wiss. 8. Jan. 1925).
Einstein wusste aber auch, dass "an die Beobachtung dieser Beugung an herstellbaren Öffnungen gar nicht zu denken ist" es sei denn... man macht die Teilchen so langsam, dass ihre Wellenlänge groß genug wird. Dies konnte erst siebzig Jahre später erreicht werden: Die Nobelpreisträger von 2001 bremsten mit raffinierten Techniken Atome bis auf wenige Millimeter pro Sekunde ab (die Temperatur liegt dann unter 10 -9K) und erreichten damit eine für Atome riesige Wellenlänge von einigen 10 -6m. Aber der "Zauber der Materiewellen" ( Ketterle) hat erst begonnen...
Einstein hatte nämlich noch mehr "vorhergesagt": Bei solch niedrigen Temperaturen würden Gase kondensieren - und zwar quantenmechanisch. Wenn es sich bei den Teilchen um Bosonen handelt, versammeln sich alle im gleichen Zustand und bilden ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC). Dadurch werden diese Effekte überhaupt erst beobachtbar und die Quantenphysik wird makroskopisch. Inzwischen hantiert man mit den in Kühlfallen hergestellten Kondensaten wie mit "Superatomen" und untersucht ihr Verhalten auch außerhalb der Falle. Sich selbst überlassen zerfließen die Kondensate, wenn die einzelnen Atome sich abstoßen. Die nebenstehenden Maple-Animationen bilden die Ergebnisse der Laser Cooling and Trapping Group (Phys. Rev. Lett. Vol. 85, 2040, Sep. 2000) nach.
Wenn man das eines Tages auch noch in den Griff bekommt, ist es nicht mehr weit zum Atomlaser und Quantencomputer...

 

Siehe auch: Der schiefe Wurf - quantenmechanisch.

BEC-News

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