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Solitonen im Bose-Einstein-Kondensat

Von Rainer Scharf

Wie bizarr geformte Eiszapfen erscheinen die Materiewellen ultrakalter Lithiumatome, wenn man sie mit einer speziellen Kamera fotografiert. Je höher die Spitzen emporragen, desto mehr Atome schwingen im Gleichtakt miteinander. Im Mittel kommen auf jeden Eiszapfen einige tausend Atome, die ihre Identität verloren haben und sich deshalb wie ein einziges Superatom verhalten. Die seltsame Erscheinung haben Forscher der Rice University in Houston/Texas einige Sekunden lang beobachten können. Denn so lang lebten die festumrissenen Wellenpakete - auch Solitonen genannt -, ohne zu zerfließen. Derartige Wellenpakete treten in ähnlicher Form auf der Wasseroberfläche von Kanälen auf, in denen sie sich mehrere Kilometer weit bewegen können. Lichtwellen in Glasfasern, die man zur Datenübertragung nutzt, bilden ebenfalls Solitonen, die man zur Datenübertragung nutzt. Die langlebigen Wellenpakete haben Hulet und seine Kollegen jetzt erstmals auch bei ultrakalten Atomen beobachtet, die ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat bilden. Zur Herstellung des Kondensats kühlten die Forscher ein Wölkchen von Lithiumatomen auf weniger als ein millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Dazu hielten sie die Atomwolke mit drei Laserstrahlen fest und setzten die Teilchen einem Magnetfeld aus. Bei einer bestimmten Feldstärke begannen sich die Atome anzuziehen. Als sie zwei der drei Laserstrahlen entfernten, setzte sich das Bose-Einstein-Kondensat entlang des verbliebenen Laserstrahls in Bewegung. Es zerfiel und bildete Solitonen. Diese waren auf dem Laserstrahl wie Perlen auf einer Schnur aufgereiht. Wie die amerikanischen Forscher in der Zeitschrift "Nature" (Bd. 417, S. 150) berichten, konnten sie maximal fünfzehn davon auf einmal beobachten. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 29.05.2002, Nr. 122 / Seite N1

Foto Rice University

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