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Quantenphysik

Gleichzeitig fest und flüssig

picturedesk.com
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Suprasolide Zustände zweidimensional erzeugt.

Quantengase eignen sich gut, um Eigenschaften der Materie im Detail zu untersuchen. Im Labor ist es möglich, einzelne Teilchen in stark gekühlten Gaswolken zu kontrollieren und sonst nicht beobachtbare Effekte sichtbar zu machen.

Bereits vor zwei Jahren ist es einem Team um Francesca Ferlaino (Uni Innsbruck, ÖAW) so gelungen, den bereits 1969 theoretisch vorhergesagten paradoxen Zustand der Suprasolidität – von außen betrachtet fest und regelmäßig aufgebaut, im Inneren völlig reibungslos flüssig – herzustellen. Jetzt schafften die Forscher es, solche Zustände in ultrakalten Quantengasen aus magnetischen Atomen erstmals in zwei Dimensionen zu erzeugen (Nature).

Bizarre Formation

In einem Gas haben alle Atome unterschiedliche Geschwindigkeiten und befinden sich an unterschiedlichen Orten. Jedes Atom ist quantenphysikalisch gesehen ein eigenes Quantenobjekt. Sogenannte Bosonen, Atome aus einer geraden Zahl von Protonen, Neutronen und Elektronen, nehmen knapp am absoluten Nullpunkt den Zustand mit der geringstmöglichen Energie ein und bilden ein Bose-Einstein-Kondensat. In diesem Zustand verhalten sich Hunderte Atome wie ein einzelnes Quantenobjekt. Die Atome sind dabei vollständig delokalisiert. Sprich, die Wahrscheinlichkeit, sie an einem bestimmten Ort der Gaswolke anzutreffen, ist für alle gleich groß.

Bisher wurden suprasolide Zustände in Quantengasen nur als Aneinanderreihung von Tröpfchen – also entlang einer Dimension – beobachtet. Die Forscher um Ferlaino erweiterten dieses Phänomen nun auf Basis theoretischer Arbeiten von Kollegen aus Hannover und Innsbruck auf zwei Dimensionen: Sie stellten zwei oder mehr Reihen von Tröpfchen her. (APA/cog)

("Die Presse", Print-Ausgabe, 21.08.2021)