Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heidelberger Forscher beobachten ein paradoxes Quanten-Phänomen

08.12.2010
Wissenschaftlern gelingt der direkte Nachweis des lange umstrittenen „Efimov-Effekts“

Der jahrzehntelang umstrittene „Efimov-Effekt“, den die Wissenschaft bislang nur indirekt beobachten konnte, ist erstmals in Experimenten direkt nachgewiesen worden: Das scheinbar paradoxe Phänomen zeigt, dass drei Atome eine Bindung eingehen können, auch wenn die Kräfte zwischen zwei Teilchen zu schwach sind, um sie aneinander zu binden.

Theoretisch vorausgesagt hatte den Quanten-Dreiereffekt – eine universelle Quanteneigenschaft – im Jahr 1970 der russische Forscher Vitaly Efimov. Nun konnten Physiker der Universität Heidelberg und des Max-Planck-Instituts für Kernphysik unter Leitung von Prof. Dr. Selim Jochim den unmittelbaren Beweis für das Verhalten der Efimov-Trimere antreten. Die Forschungsergebnisse wurden in „Science“ veröffentlicht.

Bei dem Efimov-Trimer handelt es sich um ein kugelförmiges Quantenobjekt, das deutlich größer ist als die üblichen Trimere aus drei gleichen Atomen, wie sie die Chemie kennt. Um das Verhalten des Efimovschen Quanten-Dreiers beobachten zu können, erzeugten die Forscher ein ultrakaltes Gas aus Lithium-6-Atomen von etwa einem Millionstel Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt. Bei höheren Temperaturen bewegen sich die Atome heftiger und stoßen damit häufiger und stärker zusammen, was die Beobachtung der empfindlichen Efimov-Zustände unmöglich machen würde. „Denn dieser Effekt ist viel schwächer als die typischen Wechselwirkungen zwischen Atomen, die für chemische Bindungen sorgen“, so Prof. Jochim.

Zur Herstellung des ultrakalten Gases werden die Atome mit Laserlicht abgebremst und in einer sogenannten optischen „Falle“ eingefangen. Um drei Lithium-6-Atome für die Bildung eines Efimov-Trimers in dem dafür erforderlichen Abstand zueinander platzieren zu können, war allerdings ein „Anschubser“ erforderlich: Die Atome können das Trimer nur dann formen, wenn sie ihr atomares Innenleben an diese Dreier-Bindung anpassen. Der Kern des Lithium-6-Atoms hat einen sogenannten Kernspin und verhält sich so wie ein winziger Magnet. Damit die drei Atome zusammenkommen können, müssen ihre Kernspins passend zueinander orientiert sein. Dies erreichten die Wissenschaftler mit der Einstrahlung eines Radiofelds und erhielten auf diese Weise tatsächlich ein Efimov-Trimer.

Auch wenn das Trimer nur eine sehr kurze Lebenszeit von weniger als einer Tausendstel Sekunde hatte, reichte dies dem Team von Prof. Jochim, um den Efimov-Zustand näher zu untersuchen. Sie konnten dabei nachweisen, dass sich die Quanten-Dreier tatsächlich so verhalten, wie es die Theorie von Vitaly Efimov vorhersagt. Mit seinen Forschungsarbeiten am Zentrum für Quantendynamik der Universität Heidelberg will Prof. Jochim künftig Efimov-Trimere mit einer längeren Lebensdauer erzeugen, um die universellen Quanten-Eigenschaften genauer entschlüsseln zu können. „Universalität heißt, dass es nicht mehr wichtig ist, welches konkrete physikalische System und welche Kraft wir betrachten“, erklärt Prof. Jochim.

Informationen im Internet sind unter der Adresse http://www.lithium6.de abrufbar.

Originalveröffentlichung:
T. Lompe, T.B. Ottenstein, F. Serwane, A.N. Wenz, G. Zürn, S. Jochim: Radio-Frequency Association of Efimov Trimers. Science, Vol. 330, 12. November 2010, 940-944, doi: 10.1126/science.1193148
Kontakt:
Herr Prof. Dr. Selim Jochim
Physikalisches Institut
Telefon (06221) 516-229
jochim@uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.lithium6.de
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

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

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten