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News: Bose-Einstein-Kondensat aus Molekülen

Physiker in Österreich konnten zum ersten Mal ein Bose-Einstein-Kondensat aus Molekülen erzeugen. Seitdem es 1995 Wissenschaftlern erstmals gelang, jenen ungewöhnlichen Materiezustand zu schaffen, bei dem sich alle Teilchen einer Atomwolke zu einem einzigen makroskopischen Quantenobjekt vereinigen, begann weltweit ein regelrechtes Wettrennen um das erste molekulare Bose-Einstein-Kondensat. Die Arbeitsgruppe von Rudolf Grimm von der Universität Innsbruck konnte diesen Wettlauf nun offenbar für sich entscheiden.

Da Moleküle komplexer als Atome sind, war es schwieriger bei Molekülen den Quantenzustand zu erreichen. Selim Jochim und seinen Kollegen gelang es, mittels Laserkühlung eine Wolke aus Lithium-Atomen soweit einzufrieren, dass die Atome ihre Eigenständigkeit aufgaben und Bindungen miteinander eingingen. Da die Lithium-Paare als Bosonen, einer anderen Statistik gehorchen als einzelne vorliegende Lithium-Atome, können sie bei noch tieferen Temperaturen in dem makroskopischen Quantenzustand kondensieren. 75 000 Lithium-Pärchen verhielten sich in in diesem Zustand für 20 Sekunden wie ein einziges Superatom.

Die Existenz der Bose-Einstein-Kondensation postulierten bereits in den zwanziger Jahren die Physiker Satyendra Nath Bose sowie Albert Einstein. Doch erst 1995 gelang es Eric Cornell und Carl Wieman Rubidium-Atome sowie Wolfgang Ketterle Natrium-Atome bei extrem tiefen Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts im Grundzustand kondensieren zu lassen (Nobelpreis 2001).

Die Bose-Einstein-Kondensation gilt als Modellsystem für andere kollektive Quantenphänomene wie Supraleitung und Suprafluidität. So finden sich auch in Supraleitern Elektronen – eigentlichen Fermionen – zu Paaren zusammen, um dann als Boson im supraleitenden Zustand zu kondensieren.

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  • Quellen
Science 10.1126/science.1093280

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