Fermigas wird supraflüssig
Langersehnter Durchbruch könnte auch das Geheimnis der Hochtemperatursupraleitung lüften
Wissenschaftler der Duke-Universität glauben, erstmals ein atomares Fermigas in den supraflüssigen Zustand versetzt zu haben. Um dies zu erreichen, kühlten sie ein Gas aus Lithium-6-Atomen auf fast den absoluten Nullpunkt ab. Mittels eines Laserstrahls und eines Magnetfelds wurde die kalte Gaswolke dann zum Schwingen angeregt. Diese Schwingungen waren bei sinkender Temperatur fast ungedämpft – ein Anzeichen für den Übergang des Gases in eine Supraflüssigkeit. Darüber werden die Forscher in einer kommenden Ausgabe der "Physical Review Letters" berichten.
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John Thomas und seine Kollegen kühlten zunächst eine Wolke aus Lithium-6-Atomen durch die Kombination einer Laserfalle und verschiedenen Verdampfungskühltechniken auf eine Temperatur von nur wenigen Bruchteilen eines Grads über dem absoluten Nullpunkt ab. Gleichzeitig richteten sie die Spins der Atome mittels eines Magnetfelds in bestimmte Raumrichtungen aus.
Um nun die Dynamik dieses ultrakalten Fermigases zu untersuchen, schalteten die Forscher den Laserstrahl für kurze Zeit ab und beobachteten die daraus resultiere Ausdehnung der Gaswolke. Als der Strahl anschließend wieder eingeschaltet wurde, begann die Wolke im Raum zu schwingen (siehe Bild).
Das Forscherteam untersuchte nun die Dynamik dieser Schwingungen und fand dabei heraus, dass deren Dämpfung überraschend gering war. In mehreren Modellrechnungen konnte das Team so die gesammelten Daten unter der Annahme einer Supraflüssigkeit erklären. Mittels eines Magnetfelds konnte zudem die Stärke der Wechselwirkungen der einzelnen Atome kontrolliert werden, so dass das Auftreten der Suprafluidität in unterschiedlichen Konfigurationen beobachtet werden konnte.
Obwohl einige Forscherkollegen noch skeptisch sind, stellen die Experimente der Duke-Wissenschaftler einen wichtigen Schritt zum Verständnis des Verhaltens ultrakalter Fermigase dar. Derartige Gase bestehen aus Teilchen mit einem halbzahligen Spin und gehen daher bei Abkühlung nicht in ein Bose-Einstein-Kondensat über. Einige Forscher spekulieren, dass ultrakalte Fermigase auch als Modellsysteme für technologisch wichtige Bereiche wie die Hochtemperatursupraleitung dienen können.
Stefan Maier
