Forscher der ETH Zürich haben bei der Untersuchung einer eindimensionalen Kette ultrakalter Atome ein überraschendes Phänomen entdeckt: In einem Experiment vereinigten sich die Atome selbst dann zu einem Molekül, wenn zwischen ihnen eine abstoßende Wechselwirkung bestand. Darüber berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 210401).
Ausgangspunkt des Experiments von Tilman Esslinger und seinen Kollegen war eine Gaswolke aus Kaliumatomen, die mittels eines ausgeklügelten Kühlsystems auf fast den absoluten Nullpunkt abgekühlt wurde. Die Atome ließen sich daraufhin mithilfe einer durch zwei sich überlagernde Laserstrahlen gebildeten optischen Falle in einer eindimensionalen Kette anordnen.
Die Forscher setzten diese Atomkette einem magnetischen Feld aus und konnten somit durch einen als Feshbach-Resonanz bekannten Effekt die Stärke der Wechselwirkung zwischen den einzelnen Atomen steuern. Wie erwartet bildeten sich dabei bei anziehenden Wechselwirkungen Moleküle aus. Zur Überraschung der Forscher führte allerdings selbst eine interatomare Abstoßung zur Ausbildung schwach gebundener, aber dennoch mittels Radiowellen eindeutig nachweisbarer Moleküle. Die Forscher glauben daher, dass ihr System als Modell für die Untersuchung von Paarbildungen in Hochtemperatursupraleitern oder Superflüssigkeiten dienen kann.
Atome, die sich in drei Dimensionen bewegen können, vereinigen sich im Gegensatz zu der eindimensionalen Kette nur bei einer anziehenden Wechselwirkung zu einem Molekül. Esslingers Modellsystem bildet daher ein gutes Beispiel für die oftmals merkwürdig anmutende Physik niedrigdimensionaler Systeme.
Stefan Maier
