Wie man mit einem minimalen Impuls aus Unordnung (fast) wie von Zauberhand Ordnung herstellt, wüssten wir wohl alle gern (wie leicht ginge dann das Aufräumen der Wohnung oder des Schreibtisches von der Hand). Was in der makroskopischen Welt wohl für immer ein Traum bleiben wird, ist Innsbrucker Physikern nun in der mikroskopischen Welt gelungen. Sie haben erstmals ein Quantenphänomen experimentell beobachtet, bei dem durch eine beliebig schwache Störung aus einem ungeordneten Haufen von Atomen eine wohlgeordnete Struktur entsteht
Ausgangspunkt des Experiments, über das die Forscher aktuell in Nature berichten, ist ein Bose-Einstein-Kondensat aus Cäsiumatomen. Daraus stellten die Experimentalphysiker aus Innsbruck einen sogenannten Quantendraht her, in dem die einzelnen Atome nebeneinander aufgereiht sind und vom Laserlicht daran gehindert werden, aus der Reihe zu tanzen.
Auf dem Bild sieht man ultrakalte Atome (gelb) in optischen Gittern (weißer Untergrund), wodurch die Beobachtung von quantenmechanischen Phasenübergängen möglich ist. Ursprünglich war die Existenz dieser Übergänge für bestimmte Metalle vorhergesagt und erklärt den Wechsel von einem Leiter zu einem Isolator. Bei schwacher Wechselwirkung zwischen den Teilchen befinden sich die Teilchen über das Gitter verteilt in einem Superfluiden Zustand (vorn), und es ist ein tiefes Gitterpotential nötig, um sie auf einzelne Gitterplätze zu pressen (hinten).
Publikation: Pinning quantum phase transition for a Luttinger liquid of strongly interacting bosons. Elmar Haller, Russell Hart, Manfred J. Mark, Johann G. Danzl, Lukas Reichsöllner, Mattias Gustavsson, Marcello Dalmonte, Guido Pupillo, Hanns-Christoph Nägerl. Nature 29. Juli 2010. doi:10.1038/nature09259
Credit: Uni Innsbruck
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