Bose-Einstein-Kondensat: Ultrakalte Paarung gelungen
Erstmals Moleküle zu kleinen Quantenclustern verbunden

Quantenphysikern der Universität Innsbruck ist bei Experimenten am absoluten Nullpunkt ein Durchbruch gelungen. Zum ersten Mal weltweit konnten die Forscher um Professor Rudi Grimm ausgehend von einem Bose-Einstein-Kondensat komplexe Moleküle herstellen. Sie haben dabei Moleküle aus zwei Cäsiumatomen zu vierteiligen Quantenclustern gepaart.

Vor rund zwei Jahren erzeugten Innsbrucker Wissenschaftler erstmals ein Bose-Einstein-Kondensat aus Molekülen. Sie demonstrierten damals die gezielte Herstellung und quantenmechanische Kontrolle von extrem stark abgekühlten Molekülen aus zwei Atomen. Nun waren es erneut die Forscher aus dem Labor des Instituts für Experimentalphysik der Universität Innsbruck, die einen bedeutenden Schritt vorwärts kamen.

Rudi Grimm, Hanns-Christoph Nägerl, Cheng Chin, Tobias Krämer, Jens Herbig und Philipp Waldburger konnten erstmals ultrakalte Moleküle miteinander verbinden und so kleine Quantencluster erzeugen, die aus jeweils vier Cäsiumatomen bestehen und sich in einem einzigen Quantenzustand befinden.

Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Physical Review Letters berichten, ist damit der Weg frei für die Synthese von noch komplexeren Molekülen unter extrem niedrigen Temperaturen. Diese ganz neue Form von „Chemie“ am absoluten Nullpunkt ermöglicht es den Physikern die Eigenschaften solcher Moleküle besser zu verstehen und damit wichtige Erkenntnisse für die Grundlagenforschung zu gewinnen.

Eine „Zufallsentdeckung“

„Wenn ich ehrlich bin“, erzählt Grimm, „war dieses Ergebnis eine Zufallsentdeckung. Was uns dabei zugute kam, waren die besonderen Eigenschaften des Cäsium.“ Die Innsbrucker Wissenschaftler sind nämlich die ersten und bis heute einzigen, die ein Bose-Einstein-Kondensat aus Cäsiumatomen herstellen können.

In einem Bose-Einstein-Kondensat verhalten sich alle Teilchen völlig identisch, es weist daher quantenmechanische Eigenschaften auf. Durch die makroskopische Dimension eignet sich ein solches Bose-Einstein-Kondensat besonders gut für die experimentelle Untersuchung von Quantenphänomenen. Theoretisch vorher gesagt haben dieses Phänomen bereits im Jahr 1924 der indische Physiker Satyendra Nath Bose und Albert Einstein.

(Universität Innsbruck, 06.04.2005 - DLO)


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