Atomare Wechselbeziehungen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern, zu dem auch Professor Peter Drummond und Dr. Karen Kheruntsyan des Instituts für Physik der University of Queensland gehören, sind auf bestimmte Atomstrukturen gestoßen, die mit menschlichen Verhaltensweisen vergleichbar sind.“Atomare Wechselbeziehungen sind wie menschliche Beziehungen“, so Professor Drummond, Direktor des Australian Research Council Centre of Excellence for Quantum-Atom Optics (ACQAO).

„Oft liebt man jemanden oder hasst ihn – und versucht seinen Gefühlen entsprechend, denjenigen nahe zu sein, die man liebt und jene zu vermeiden, die man hasst.““Jetzt können wir genau sagen, wieviel Zu- oder Abneigung Atome füreinander besitzen, wenn sie bei extrem niedrigen Temperaturen an einen drahtähnlichen Wellenleiter gebunden sind.“

Das Forscherteam, bestehend aus australischen, niederländischen und französischen Forschern, untersuchte
atomare Wechselbeziehungen und zeigte, dass, wenn Atome dazu gezwungen werden, sich an einem Draht entlang fortzubewegen, sie sich entweder eng aneinandersetzen oder sich gegenseitig vollkommen meiden – daher der „Liebe / Hass – Vergleich“. Die Ergebnisse, die in der angesehenen amerikanischen Fachzeitschrift für Physik „Physical Review Letters“ veröffentlicht wurden, haben die internationale Fachwelt überrascht.

Das Problem wurde zum ersten Mal in den 60er Jahren von Nobelpreisträger C. N. Yang untersucht, während der folgenden 40 Jahre jedoch, wurden keine genauen atomaren Wechselbeziehungen bei finiter Temperatur entdeckt. Die Tatsache, dass das Problem durch einfache Kombination mathematischer Ideen gelöst wurde – ganz ohne den Gebrauch von „Supercomputern“ – ist ausserdem eine wichtige Errungenschaft.

Für Laien: wenn ein Gas eines bestimmten Atomtyps in einen sphärischen Container geschlossen und auf eine sehr niedrige Temperatur gekühlt wird, können alle Atome plötzlich einen erst kürzlich entdeckten Zustand annehmen: das „Bose-Einstein-Kondensat“. In diesem Zustand verhalten sich alle Atome wie Wellen und vereinigen sich, ähnlich wie ein Laserstrahl.

Im Gegensatz hierzu zeigt das Gas, wenn die Bewegungen der Atome auf eine Linie gezwungen werden, ein komplexeres Verhalten als im Fall der Dreidimensionalität. Das Gas kann einerseits ein laserähnliches Verhalten aufweisen, andererseits können die Atome auch versuchen, sich gegenseitig zu meiden – je nach Dichte und Temperatur. In folgenden Forschungsgebieten sind Anwendungen möglich: in der Atomlaserforschung und in der Hochpräzisionsinferometrie.

ACQAO führt wissenschaftliche Forschungen an drei australischen
Universitäten durch. Dazu gehören die University of Queensland, die Australian National Universiy und die Swinburne University of Technology.

Weitere Informationen:

Ruth Wilson, ACQAO, Tel. 0061 2 6125 4203A
ndrew Dunne, UQ Communications, Tel. 0061 7 3365 2802