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Physik: Quantenzigarren in rätselhaftem Gleichtakt

Wissenschaftler haben zwei ungewöhnlich geformte ultrakalte Atomwolken quantenmechanisch gekoppelt. Dabei glichen sich die Eigen­schaften beider Objekte viel stärker aneinander an, als die etablierten Modelle erlauben.
AtomchipLaden...

Nur wenn man es mit wenigen Teilchen zu tun hat, lassen sich die Gleichungen der Quantenmechanik überhaupt exakt lösen – und selbst das ist aufwändig. Quantensysteme aus hunderten oder tausenden Atomen sind auch mit den besten Computern nicht vollständig berechenbar. Physiker müssen die Wissenslücken bei den grundlegenden Gesetzen der Vielteilchen-Quantenphysik deswegen mit Experimenten schließen.

Werden dünne Wolken aus tausenden Atomen auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt und gleichzeitig in einem engen Bereich festgehalten, findet ein spezieller Phasenübergang statt: Die Atome verlieren ihre Individualität und verhalten sich wie ein einziges Quantenobjekt – ein so genanntes Bose-Einstein-Kondensat entsteht. Die Wolken sind im Labor hervorragend kontrollierbar, etwa mit Hilfe elektromagnetischer Felder. Außerdem lassen sich so kalte Atome gut von ihrer Umgebung trennen, eine unverzichtbare Voraussetzung dafür, Quanteneffekte zu beobachten ...

September 2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft September 2018

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  • Quelle

Pigneur, M. et al.: Relaxation to a Phase-Locked Equilibrium State in a One-Dimensional Bosonic Josephson Junction. In: Physical Review Letters 120, 173601, 2018