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 Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise