Pandekageform forhindrer kvantegas kollaps

Fysikere måler grænsen mellem stabile og ustabile tilstande af kvantegasser fra magneter

Kromatomer afkøles med blå laserstråler til en milliondel af en grad over absolut nul. Derefter oprettes en ultrakaldt kvantegas af atommagneter. Enheden viser i baggrunden et afsnit af lasersystemet, der genererer laserlyset til afkøling. I forgrunden er et typisk falsk farvefotografi af en ultrakold sky af indfangede kromatomer. © University of Stuttgart
læst op

En gas af små atommagneter er ikke stabil. Det imploderer på grund af den attraktive interaktion mellem magneterne. Stuttgart-forskere har nu målt grænsen mellem stabile og ustabile tilstande af en kvantegas fra magneter og rapporterer om deres fund i den aktuelle udgave af tidsskriftet Nature Physics. Derefter forhindrer en pandekageform en sammenbrud af kvantegassen.

Enhver, der har spillet med en samling magneter, har engang oplevet, at attraktiv stof ikke er stabil: De klumper sig bare sammen. Dette gælder også, hvis magneterne er polariseret af et eksternt magnetfelt.

Pandekager i stedet for cigar

De bliver kun stabile, når de samtidig holdes på en flad disk - forskere kalder det en pandekageform. En kugle- eller cigareform er på den anden side ustabil. Derefter hjælper kun en yderligere frastødende interaktion med at forhindre sammenbrudslignende klump.

Forskningsteamet ledet af professor Tilman Pfau fra det 5. Institut for fysik ved University of Stuttgart har nu undersøgt kvantegasser fra magneter bestående af ultrakoldt kromosomer, der er til stede som et Bose-Einstein-kondensat efter en faseovergang. I denne særlige form for kvantestof kan både vekselvirkningen mellem magneterne og fældeformen kontrolleres.

Eksperimentel dokumentation lykkedes

Teoretiske forudsigelser om grænserne mellem stabile og ustabile områder blev offentliggjort af Pfau sammen med en polsk arbejdsgruppe for næsten ti år siden. Endelig er det eksperimentelle bevis lykkedes for, at kvantegassen faktisk opfører sig som forudsagt, og en pandekageform stabiliserer gassen. udstilling

I øjeblikket studerer forskerne hvordan sammenbruddet går i detaljer. Da implosionen ligner en supernova, refererer forskere også til den som "Bose Nova". Nye tilstande af kvantestof forventes af den magnetiske interaktion i visse parameterområder. Imidlertid kan en kontrolleret sammenbrud også bruges til at deponere kromosomer nøjagtigt på en overflade.

(idw - University Stuttgart, 27.02.2008 - DLO)