07.03.2018

Quasi-Teilchen in Quantengas nachgewiesen

Ein internationales Team rund um Physiker/innen der ÖAW und Universität Innsbruck konnte erstmals sogenannte Rotonen in einem Quantengas nachweisen. Die im Fachmagazin „Nature Physics“ veröffentlichte Arbeit ebnet den Weg zu einem besseren Verständnis bestimmter Zustände von Quantenflüssigkeiten wie Suprafestkörpern.

Suprafluidität ist ein Phänomen, in dem sich Quantenphysik und der Teilchen-Welle-Dualismus auf makroskopischer Ebene zeigt. Es kommt unter anderem in sogenannten ultrakalten Gasen wie Bose-Einstein-Kondensaten vor. In diesen Quantengasen nicht nachgewiesen werden konnten hingegen spezielle Quasi-Teilchen namens Rotonen – eines der Merkmale von Suprafluidität. Zumindest bisher. Denn einem Team rund um Francesca Ferlaino, wissenschaftliche Direktorin am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation Innsbruck der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) sowie Professorin an der Universität Innsbruck, ist es nun gelungen, diesen Nachweis zu erbringen.

Die Innsbrucker Wissenschaftler/innen präparierten dazu ein Bose-Einstein-Kondensat aus rund 100.000 stark magnetischen Erbium-Atomen und setzten eine zigarrenförmige Falle aus Laserlicht ein, zu dem sie die atomaren Dipole mit einem Magnetfeld quer einrichteten. Über ihren Versuchsaufbau sowie die Ergebnisse berichteten die Forscher/innen in einer neu erschienenen Veröffentlichung im Fachmagazin „Nature Physics“.

Suprafestkörper im Visier

Der erfolgreiche Nachweis dieser seit langem gesuchten Quasi-Teilchen ebnet den Weg für die weitere Erforschung der Suprafluidität. Magnetische Atome bieten eine spannende und höchst vielversprechende Perspektive, um suprasolide Zustände direkt zu erkunden. Davon sind die Innsbrucker Forscherinnen und Forscher rund um Francesca Ferlaino seit ihrer jüngsten Entdeckung mehr denn je überzeugt.

Die Arbeit der Innsbrucker Wissenschaftler/innen wurde unter anderem durch den österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und die Europäische Union finanziell unterstützt.