Lösungen finden, wenn alles mit allem zusammenhängt#
Bose-Einstein-Kondensate, die Wellen schlagen: Ein Vielteilchen-Phänomen
Foto: TU Wien
Foto: TU Wien
Quantenobjekte kann man nicht einfach als Summe ihrer Einzelteile verstehen – das macht Quanten-Rechnungen oft extrem schwierig. An der TU Wien berechnet man nun Bose-Einstein-Kondensate, die ihre spannendsten Eigenschaften nur im Kollektiv preisgeben.#
Quantensysteme kann man nur dann auf einfache Weise berechnen, wenn sie aus wenigen Einzelteilen bestehen. Ein Wasserstoffatom ist kein Problem – eine Atomwolke, die tausende Teilchen enthält, kann man normalerweise nur näherungsweise beschreiben. Der Grund dafür ist, dass die Teilchen quantenphysikalisch miteinander verbunden sind und nicht einfach getrennt voneinander betrachtet werden können. Kaspar Sakmann vom Atominstitut der TU Wien zeigt nun gemeinsam mit Mark Kasevich (Stanford, USA) im Fachjournal „Nature Physics“, dass man mit bestimmten Methoden sogar Effekte in ultrakalten Bose-Einstein-Kondensate berechnen kann, die sich nur durch die quantenphysikalische Korrelation zwischen vielen Atomen erklären lassen.
Quantenphysikalische Verbindungen#
Die Quantenphysik ist ein großes Zufallsspiel: Die Atome in einer Atomwolke haben zunächst keinen festgelegten Aufenthaltsort. Ähnlich wie ein Würfel noch keine Augenzahl anzeigt, so lange er noch in der Luft herumwirbelt, befinden sich die Atome zunächst überall gleichzeitig. Erst bei der Messung werden die Positionen der Atome festgelegt. „Wir bestrahlen die Atomwolke mit Licht, das von den Atomen absorbiert wird“, erklärt Kaspar Sakmann. „Man fotografiert die Atome gewissermaßen und legt ihre Position damit fest. Das Ergebnis ist völlig zufällig.“