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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Quantenphysik: Vierkörperzustände nachgewiesen |
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| | | Wissenschaftler rund um den österreichischen Physiker Rudolf Grimm melden den weltweit erstmaligen Nachweis von Vierkörperzuständen, die eng mit den sogenannten Efimov-Zuständen zusammenhängen. |
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Davon berichten die Forscher vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck in der aktuellen Ausgabe der "Physical Review Letters"(DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.140401).
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Erst drei Teilchen haben genug Bindungsenergie |
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Die komplexen Mehrkörperzustände wurden von Vitali Efimov 1970 vorhergesagt. Er errechnete, dass sich einzelne Teilchen völlig kalt lassen, wenn sie aufeinandertreffen. Erst durch das Hinzukommen eines dritten Partners können sie sich plötzlich zu einem einzigen Objekt vereinigen.
Vereinfacht gesagt, reicht die Bindungsenergie zweier Teilchen nicht für die Bindung aus, erst wenn ein drittes dazukommt, reicht die Energie. Die Efimov-Zustände sind dabei nur in bestimmten Abständen der Teilchen möglich.
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Weltweit erster Nachweis |
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Grimm hat sich mit seiner Arbeitsgruppe Experimenten mit ultrakalter Materie verschrieben. Durch das Abkühlen von Elementarteilchen, Atomen oder auch Molekülen nahe an den absoluten Nullpunkt werden diese so stark verlangsamt, dass etwa grundlegende Kräfte beobachtbar werden.
Der weltweit erstmalige Nachweis der Dreiteilchenbildung nach Efimov gelang den Forschern 2006 durch Experimente an kalten Cäsium-Atomen. Anfang 2009 meldeten die Physiker dann die Bildung von Efimov-Zuständen aus Molekülen und Atomen.
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Exotische Zustände gezielt hergestellt |
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Nun sind die Experimentatoren noch einen Schritt weiter gegangen. Sie konnten aus einem ultrakalten Gas aus Cäsiumatomen mit Efimov eng verbundene Vierkörperzustände nachweisen. "Ultrakalte Atomwolken bieten sehr gute Möglichkeiten, diese Mehrkörperphänomene modellhaft zu studieren", erklärte dazu Fancesca Ferlaino aus Grimms Arbeitsgruppe.
Im kalten Zustand nahe dem absoluten Nullpunkt lassen sich die Kräfte und damit etwa die Abstände zwischen den Teilchen sehr genau kontrollieren und damit auch exotische Zustände gezielt herstellen und untersuchen. Die jüngsten Experimente wurden vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützt.
[science.ORF.at/APA, 7.4.09]
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01.01.2010 |
