Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pfannkuchenform verhindert den Kollaps

25.02.2008
Stuttgarter Physiker vermessen Grenze zwischen stabilen und instabilen Zuständen von Quantengasen aus Magneten

Instabilitäten von sich anziehender Materie sind in der Astrophysik seit langem bekannt und führen zu so spektakulären Ereignissen wie einer Supernova. Auch ein Gas aus lauter kleinen atomaren Magneten ist nicht stabil. Es implodiert durch die anziehende Wechselwirkung zwischen den Magneten. Die Forschergruppe von Prof. Tilman Pfau am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart hat nun das komplette Stabilitätsdiagram, das heißt die Grenze zwischen stabilen und instabilen Zuständen eines Quantengases aus Magneten vermessen und die Ergebnisse in der jüngsten Ausgabe von Nature Physics publiziert.*)


Chromatome werden durch blaue Laserstrahlen auf ein Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt. Dann entsteht ein ultrakaltes Quantengas aus atomaren Magneten. Die Montage zeigt im Hintergrund einen Ausschnitt aus dem Lasersystem, welches das Laserlicht zur Kühlung erzeugt. Im Vordergrund ist eine typische Falschfarbenfotografie einer ultrakalten Wolke gefangener Chrom Atome zu sehen. (Foto: Universität Stuttgart)

Dass sich anziehende Materie nicht stabil ist, hat jeder schon einmal erfahren, der mit einer Ansammlung von Magneten gespielt hat: sie klumpen einfach zusammen. Das gilt auch, wenn die Magneten durch ein äußeres Magnetfeld polarisiert werden. Stabil werden sie erst, wenn sie gleichzeitig in einer flachen Scheibe - Wissenschaftler sprechen von einer Pfannkuchenform - gefangen gehalten werden. Eine Kugel- oder Zigarrenform ist dagegen instabil. Dann hilft nur noch eine zusätzliche abstoßende Wechselwirkung, um das kollapsartige Zusammenklumpen zu verhindern.

Die von der Arbeitsgruppe von Prof. Tilman Pfau im Rahmen eines Projekts des transregionalen Sonderforschungsbereichs SFB/TRR21 "Control of quantum correlations in tailored matter" (Co.Co.Mat) untersuchten Quantengase aus Magneten bestehen aus ultrakalten Chromatomen, die nach einem Phasenübergang als Bose-Einstein Kondensat vorliegen. In dieser besonderen Form von Quantenmaterie können sowohl die Wechselwirkungen zwischen den Magneten als auch die einfangende Form kontrolliert eingestellt werden. Theoretische Vorhersagen zu den Grenzen zwischen stabilen und instabilen Bereichen hatte Tilman Pfau zusammen mit einer polnischen Arbeitsgruppe schon vor fast zehn Jahren publiziert. Nun ist endlich der experimentelle Nachweis gelungen, dass sich das Quantengas tatsächlich wie vorhergesagt verhält und eine Pfannkuchenform das Gas stabilisiert.

... mehr zu:
»Magnet »Quantengas

Momentan studiert die Gruppe, wie der Kollaps vonstatten geht. Da die Implosion Ähnlichkeit mit einer Supernova hat, wird sie auch als "Bose Nova" bezeichnet. Dabei werden durch die magnetische Wechselwirkung in bestimmten Parameterbereichen neue Zustände der Quantenmaterie erwartet. Ein gesteuerter Kollaps könnte aber auch genutzt werden, um Chromatome haargenau auf einer Oberfläche abzusetzen.

*) Tobias Koch, Thierry Lahaye, Jonas Metz, Bernd Fröhlich, Axel Griesmaier, Tilman Pfau: "Stabilizing a purely dipolar quantum gas against collapse", arXiv:cond-mat 0710.3643, to be published in Nature Physics (2008), DOI number 10.1038/nphys887.

Weitere Informationen bei Prof. Tilman Pfau, 5. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685-68025, e-mail: t.pfau@physik.uni-stuttgart.de.

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://www.physik.uni-stuttgart.de

Weitere Berichte zu: Magnet Quantengas

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Tauchgang in einen Magneten
20.07.2017 | Paul Scherrer Institut (PSI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

RWI/ISL-Containerumschlag-Index bleibt aufwärts gerichtet

20.07.2017 | Wirtschaft Finanzen