Ultrakalter Quantentropfen

Kinder machen es gern, Erwachsene eigentlich auch noch: Steinchen ins Wasser schleudern, die dann schöne kreisförmige Wellen auf der Oberfläche bilden und Tröpfchen in die Luft werfen. Wie sich Wasser verhält, wenn es in Bewegung gerät, friert, kühlt oder kocht, das kennen wir aus dem Alltag in Küche und Bad. Physiker sprechen bei solchen Prozessen von einem Phasenübergang von gasförmig zu flüssig oder von flüssig zu fest. Damit beschäftigen sich Forscher auch seit jeher, aber manche von ihnen kochen eben nicht nur mit Wasser am Siedepunkt von 100 Grad Celsius, sondern experimentieren mit Flüssigkeiten weit unter dem Gefrierpunkt.

Ein Team um Tilman Pfau am Zentrum für Integrierte Quantenwissenschaften in Stuttgart versucht einen Phasenübergang knapp am absoluten Nullpunkt bei etwa -273,15 Grad Celsius zu erzeugen. Dazu haben er und seine Kollegen tausende Dysprosium-Atome (Dysprosium gehört zu den seltenen Erden) auf wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Unter diesen Bedingungen verhalten sich die Atome nach den Regeln der Quantenmechanik und bilden ein Quantengas. Daraus wiederum erzeugten die Wissenschaftler eine verdünnte Flüssigkeit, die im Vergleich zu Wasser 100 Millionen Mal kälter und dünner ist. Und es gelang, einen Tropfen dieser Flüssigkeit zu bilden – es ist das unförmige Gebilde rechts oben im Bild. Links ist ein Wassertropfen zu sehen.

Foto: Universität Stuttgart/PIV

 

© wissenschaft.de - Ruth Rehbock/Karin Schlott
24.11.2016
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