Physiker lassen Atomwolken zerbrechen
Die an der Rice University
„Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Effekten ist die Zufälligkeit“, erklärte einer der Autoren der im Fachjournal „Physical Review X“ erschienenen Studie, Axel Lode vom Atominstitut der Technischen Universität Wien und dem Wolfgang Pauli Institut der Universität Wien, gegenüber der APA. So wird Granulation vom Zufall bestimmt und führt zu unvorhersehbar geformten Bruchstücken, während es sich bei Faraday-Wellen um regelmäßige Strukturen handelt, die unter gleichen experimentellen Bedingungen auch immer gleich aussehen.
Unterschiedliche Bruchstücke
In den aktuellen Experimenten wurden nun die quantenphysikalischen Versionen beider Phänomene in ein und demselben Quantensystem hervorgerufen. Dazu kühlten die Forscher zunächst eine Wolke von Lithium-Atomen bis knapp über den absoluten Nullpunkt ab, sodass sich ein gemeinsamer Quantenzustand, ein sogenanntes Bose-Eistein-Kondensat, ausbildete. Anschließend setzten sie die in einem Laserstrahl gefangene Wolke einem oszillierenden Magnetfeld aus und erzeugten so die klar definierten Faraday-Wellen.
TU Wien
Ein Bose-Einstein-Kondensat (oben), das Faraday-Wellen zeigt (Mitte) und schließlich in Einzelteile zerfällt (unten).
Wurden daraufhin Intensität und Frequenz der magnetischen Schwingung auf bestimmte Weise verändert, „zersplitterte“ die Wolke in zufällig angeordnete, unterschiedlich große Bruchstücke. „Obwohl das Experiment immer genau gleich durchgeführt wurde, sah die Wolke danach immer völlig anders aus“, sagt Lode. „Für ein quantenmechanisches System deutet so ein erstaunliches Verhalten auf sogenannte Quantenkorrelationen hin.“
Um dem Effekt auf die Schliche zu kommen, wurde eine von Lode entwickelte Software eingesetzt. Mit ihrer Hilfe können die komplexen Korrelationen in einem aus vielen Teilchen bestehenden Quantensystem beschrieben werden. Das Verhalten derartiger Systeme ist äußerst komplex und stellt nach wie vor eine große Herausforderung in der Physik dar. Unabhängig von der aktuellen Kooperation will Lode die Entwicklung seines Programms nun in einem vom Wissenschaftsfond FWF geförderten Einzelprojekt weiter vorantreiben.
science.ORF.at/APA