Innsbrucker ÖAW-Quantenphysiker in den wissenschaftlichen Top Ten von Science

Das renommierte Wissenschaftsmagazin Science kürte heuer wie jedes Jahr die wissenschaftlichen Top Ten Durchbrüche des Jahres 2004. Diesmal dabei das Innsbrucker Team rund um Prof. Rudolf Grimm mit der Erforschung eines neuen Materiezustands. Im so genannten Fermionen-Kondensat finden sich bei extrem tiefen Temperaturen Atome, die normalerweise als Einzelgänger auftreten, zu Paaren zusammen und ermöglichen so reibungsfreie Ströme.

Von diesem einzigartigen System erhoffen sich Wissenschafter weltweit neue Erkenntnisse, die von Hochtemperatur-Supraleitern bis zu Neutronensternen reichen. Grimm kommentiert dies mit den Worten "Ich sehe das als Auszeichnung für die gesamte Innsbrucker Quantenphysik. Durch die optimale Synergie zwischen Universität, Österreichische Akademie der Wissenschaften und dem Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) ist ein einzigartiges Umfeld für unsere Arbeiten entstanden."

Fest, flüssig, gasförmig - im Alltag kommt man nur mit diesen drei Aggregatzuständen in Kontakt. Mit einem neuen Materiezustand, dem Fermi-Kondensat, beschäftigt sich das Quantenphysiker-Team rund um Prof. Rudolf Grimm. Die in diesem Jahr (oder vielleicht heuer? da fehlt mir das Sprachgefühl) erstmals realisierten Fermi-Kondensate ähneln dem Bose-Einstein-Kondensat (BEC). Das ist eine Materieform von abgekühlten Teilchen sehr nahe am absoluten Nullpunkt von -273 Grad Celsius. Die Teilchen im BEC haben ganzzahligen Drehimpuls und gehören daher der Klasse der Bosonen an, die sich gesellig zu einem Kondensat zusammenschließen um sich dann kollektiv wie ein einziges Objekt zu verhalten.

Das Fermi-Kondensat besteht jedoch nicht aus Bosonen sondern aus Fermionen mit einem halbzahligen Drehimpuls. Fermionen sind normalerweise Einzelgänger und werden nur dann wie Bosonen gesellig und können kondensieren, wenn man sie zu Paaren zusammenschließt. Durch einen Trick gelang es der Arbeitsgruppe Grimm Ende letzten Jahres weltweit erstmals jeweils zwei fermionische Lithium-6-Atome in einem ultrakalten Gas zu Molekülen (Bosonen) zu verbinden und zu einem BEC abzukühlen.

Die Innsbrucker Wissenschaftler sind in der Lage, die Bindungskräfte zwischen den Atomen zu variieren, wodurch das Molekülkondensat in ein Fermi-Kondensat umgewandelt wird. Durch Schwingungsanregungen und Radiowellen wird dieses ultrakalte Gas ("spektroskopisch" gelöscht) untersucht. "Wir erhielten aus unseren Messungen eindeutige Indizien für die Suprafluidität des Fermi-Kondensats, die damit erstmals als bewiesen angesehen werden kann", zeigte sich Grimm überzeugt: "Der nächste große Schritt, den hoffentlich auch wir als Erste machen werden, wird die direkte Beobachtung von suprafluiden Strömungen sein."

Weiter Informationen unter: http://www.ultracold.at

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