Innsbrucker Physikern ist nun die Beobachtung des sogenannten „Pinning-Übergangs” von einem supraflüssigen Zustand („Luttinger-Flüssigkeit“) in einen Zustand, in dem die Atome an einem Ort lokalisiert sind („Mott-Isolator“), gelungen.
In ihrem Experiment konnten sie zeigen, dass bei hinreichend starker Wechselwirkung der Atome das Anlegen eines zusätzlichen, beliebig schwachen optischen Gitters längs des Quantendrahtes ausreicht, um die zuvor ungeordneten Atome an ihrem Ort festzuheften („pinning”). Die Atome sind dabei nahe an den absoluten Nullpunkt abgekühlt und befinden sich quantenphysikalisch in ihrem Grundzustand.
„Es ist keine thermische Änderung, die diesen Phasenübergang bewirkt”, betont Doktorand Elmar Haller, der Erstautor der Studie, die nun in der Fachzeitschrift Nature erschienen ist. „Vielmehr sind die Atome bereits durch die starke, abstoßende Wechselwirkung vorbereitet und brauchen nur noch einen kleinen Schubs, um sich in dem optischen Gitter regelmäßig anzuordnen”, erklärt Haller. Wird das optische Gitter wieder entfernt, springen die Atome erneut in den supraflüssigen Zustand.
Die Innsbrucker Physiker konnten über ein externes Magnetfeld die Wechselwirkung zwischen den Atomen sehr präzise einstellen. Die Atome (gelb) stehen im Foto Bild oben unter starker Wechselwirkung, wodurch sie schon ohne Gitter (weiß) passend angeordnet sind (vorn). Ein beliebig schwaches Gitter reicht dann aus, um die Teilchen an ihrem Ort festzuheften (hinten).
Link: Ultrakalte Atome und Quantengase, Forschungsgruppe der Uni Innsbruck
Credit: Uni Innsbruck
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