Feste Flüssigkeit oder flüssiger Feststoff?

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Ein Festkörper, der ohne jegliche Reibung durch einen anderen Feststoff oder gar durch sich selbst fließt ? Wissenschaftler der Staatsuniversität von Pennsylvania glauben, der wohlbekannte Wasserstoff könnte sich unter bestimmten Bedingungen derart merkwürdig verhalten: Bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes ist das Element zwar fest, verhält sich sonst aber wie eine reibungslose Flüssigkeit. Die Forscher präsentierten erste Ergebnisse ihrer Studien auf der Märzkonferenz der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Los Angeles.

Moses Chan und seine Kollegen hatten bereits im letzten Jahr herausgefunden, dass durch hohe Drücke verfestigtes Helium bei Temperaturen nur wenig oberhalb des absoluten Nullpunkts in eine Supraflüssigkeit übergeht. Die Forscher glauben nun, ein ähnliches Phänomen in Experimenten mit festem Wasserstoff ausgemacht zu haben.

Wasserstoff verfestigt sich unterhalb einer Temperatur von etwa vierzehn Kelvin, und ändert bei weiterer Abkühlung auf unterhalb vier Kelvin seine Kristallstruktur in Form eines Phasenübergangs. Chan glaubt nun allerdings, dass bei weiterer Abkühlung ein viel drastischer Phasenübergang vonstatten geht. Wie eine Untersuchung der Periode eines kleinen Schwingers aus Wasserstoff ergeben hat, scheinen die Atome des Kristalls ohne Reibung aneinander vorbei zu fließen.

Dieses dem gesunden Menschenverstand widersprechende Phänomen ist wohl eine Wirkung der Quantenmechanik ? die Wellenfunktionen eines Bruchteils der Atome des Wasserstoffkristalls überlagern sich so stark, dass ein reibungsloses Fließen ermöglicht wird. Chan ist sich sicher, dies im Falle von verfestigtem Helium eindeutig nachgewiesen zu haben, will allerdings im Falle von Wasserstoff erst noch weitere Experimente durchführen, um andere Erklärungen auszuschließen.

Stefan Maier

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