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9 Oktober 2001

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis des Jahres 2001 in Physik gemeinsam zu verleihen an

Eric A. Cornell
JILA und National Institute of Standards and Technology (NIST), Boulder, Colorado, USA,

Wolfgang Ketterle
Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, USA, und

Carl E. Wieman
JILA und University of Colorado, Boulder, Colorado, USA,

„für die Erzeugung der Bose-Einstein-Kondensation in verdünnten Gasen aus Alkaliatomen, und für frühe grundsätzliche Studien über die Eigenschaften der Kondensate“.

Neue Eigenschaft der Materie aufgedeckt: das Bose-Einstein-Kondensat

Ein Laserstrahl unterscheidet sich von gewöhnlichem Taschenlampenlicht auf mehrere Weise. Im Laser haben die Lichtpartikel teils gleiche Energie, teils schwingen sie im Takt. Lange ist es für die Forscher eine Herausforderung gewesen, auch Materie sich auf diese kontrollierte Art verhalten zu lassen. Den diesjährigen Nobelpreisträgern in Physik ist das gelungen; sie haben Atome dazu gebracht „unisono zu singen“ und damit einen neuen Materiezustand, der Bose-Einstein-Kondensat (BEC) genannt wird, entdeckt.

In Jahr 1924 führte der indische Physiker Bose wichtige theoretische Berechnungen über Lichtpartikel durch. Er schickte seine Ergebnisse an Einstein, der die Theorie auf einen gewissen Typ von Atomen ausweitete. Einstein sagte voraus, dass, wenn man ein Gas aus derartigen Atomen auf eine sehr geringe Temperatur abkühle, alle Atome sich plötzlich in dem niedrigst möglichen Energiezustand ansammeln würden. Der Prozess ähnelt dem, der abläuft, wenn Flüssigkeitstropfen aus einem Gas gebildet werden, und wird deswegen Kondensation genannt.

Es sollte 70 Jahre dauern bis es den diesjährigen Nobelpreisträgern im Jahr 1995 gelang, diesen extremen Materienzustand herzustellen. Cornell und Wieman erzeugten ein reines Kondensat von ca. 2 000 Rubidiumatomen bei 20 nK (Nanokelvin), das ist 0,000 000 02 Grad über dem absoluten Nullpunkt.

Unabhängig von Cornells und Wiemans Arbeiten führte Ketterle entsprechende Experimente mit Natriumatomen durch. Die Kondensate, welches herzustellen ihm gelang, enthielten mehr Atome und konnten deswegen dazu verwendet werden, das Phänomen näher zu untersuchen. Mittels zwei separater BECs, die ineinander expandieren konnten, erhielt man sehr deutliche Interferenzmuster. Das sind derartige Muster, wie sie sich auf einer Wasseroberfläche bilden, wenn man zwei Steine gleichzeitig hineinwirft. Dieses Experiment zeigte also, dass das Kondensat vollständig koordinierte Atome enthielt. Ketterle konnte auch ein Strahl von kleinen „BEC-Tropfen“ erzeugen, die aufgrund der Schwerkraft herunterfielen. Das kann als ein Anfang zu einem „Laserstrahl“ mit Materie anstelle von Licht gesehen werden.

Es ist interessant, über Anwendungsbereiche von BEC zu spekulieren. Die neue „Kontrolle“ über die Materie, die diese Technik bedeutet, wird umwälzende Anwendungen in unter anderem bei Präzisionsmessungen und in der Nanotechnologie zur Folge haben.

Wolfgang Ketterle, 43 Jahre, geb. 1957 in Heidelberg, Deutschland (Bürger Deutschlands, Wohnsitz in den U.S.A.). Promotion 1986 an der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching. Professor am MIT (Massachusetts Institute of Technology), Cambridge, Massachusetts.

Carl. E. Wieman, 50 Jahre, geb. 1951 in Corvallis, Oregon (Bürger der U.S.A.). Promotion 1977 an der Stanford University. Professor für Physik an der University of Colorado, Boulder, Colorado.

Preissumme: 10 Millionen Schwedische Kronen. Sie wird zu gleichen Teilen zwischen den Preisträgern geteilt.

Presseverantwortlich: Eva Krutmeijer, Tel. +46 8 673 95 95, +46 709 84 66 38, [email protected]