Ludwig-Maximilians-Universität München
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Exotische Wechselwirkung

Quantendynamik enthüllt Mehrteilchen-Kollisionen

München, 12.05.2010

Bei extrem tiefen Temperaturen können sich Atome in sogenannten Bose-Einstein-Kondensaten zu kohärenten, laserartigen Materiewellen zusammenschließen. Aufgrund der Wechselwirkungen der Atome untereinander entwickeln diese Materiewellen eine Art Eigendynamik, die zu einem zeitlich periodischen Zusammenbrechen und Wiederaufleben des Wellenfeldes führt. Einer Gruppe um Professor Immanuel Bloch, Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und Direktor der Abteilung Quanten-Vielteilchensysteme am Max-Planck-Institut in Garching bei München, gelang es jetzt erstmals, diese Quantendynamik über lange Zeiten hinweg zu beobachten. Dazu erzeugten die Forscher Tausende von Miniatur-Bose-Einstein-Kondensaten, regelmäßig angeordnet in einem „optischen Gitter“, und verfolgten das Zusammenbrechen und Wiederaufleben der Materiewellen. Die genaue Analyse der Messreihen enthüllte eine komplexe Struktur in dieser Dynamik, die durch fundamentale Vielteilchenwechselwirkungen verursacht wird: entgegen gängigen Annahmen spielen dabei nicht nur paarweise Wechselwirkungen, sondern auch Stöße zwischen mehreren Atomen eine wichtige Rolle. Dieses Ergebnis ist einerseits von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis von Quanten-Vielteilchensystemen; es ermöglicht andererseits die Erzeugung neuer exotischer Materiezustände, die auf solchen Vielteilchenwechselwirkungen basieren. (Nature, 12. Mai 2010)

 

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