Forscher erzeugen erstes Bose-Einstein-Kondensat aus Molekülen
Neues Modellsystem erfolgversprechend für die Erforschung von Supraleitern
Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Innsbruck hat ein Gas aus zweiatomigen Molekülen des Elements Lithium in ein Bose-Einstein-Kondensat verwandelt. Dies gelang durch die Abkühlung von Lithiumatomen auf fast den absoluten Nullpunkt von –273.15 Grad Celsius. Während dieses Vorgangs bildeten sich chemische Bindungen zwischen jeweils zwei Atomen aus, so dass Moleküle entstanden. Darüber wird das Fachmagazin Science in einigen Wochen berichten.
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Das von den Forschern um Rudolf Grimm erzeugte Kondensat bestand aus etwa 150.000 Lithiummolekülen, die mittels Laserstrahlen auf nur wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt wurden. Das Kondensat konnte dann für etwa zwanzig Sekunden lang optisch untersucht werden, bevor es in ein gewöhnliches, ultrakaltes Gas zerfiel.
Da Moleküle aufgrund der chemischen Bindungen zwischen den sie aufbauenden Atomen viel mehr thermische Bewegungen ausführen können als einzelne Atome – etwa Schwingungen oder Rotationen – ist es viel schwieriger, sie alle in genau den gleichen quantenmechanischen Zustand zu versetzen. Bose-Einstein-Kondensate konnten daher bisher nur aus einatomigen Gasen hergestellt werden.
Grimm glaubt, dass Bose-Einstein-Kondensate aus Molekülen als Modellsysteme zur Erforschung von Supraleitern dienen werden. Genau wie die für die Supraleitung verantwortlichen Elektronenpaare bestehen die zweiatomigen Lithiummoleküle nämlich aus zwei Fermionen (Teilchen mit halbzahligem Spin), die sich durch eine chemische Bindung zu einem Boson, einem Teilchen mit einem ganzzahligem Spin, zusammenfinden. Da Gase in der Regel viel einfacher zu untersuchen sind als feste Kristalle, könnten daher grundlegende physikalische Eigenschaften von Supraleitern an Bose-Einstein-Kondensaten erforscht werden.
Stefan Maier
