Kalifornische Wissenschaftler aus Berkeley und Santa Barbara haben erstmals mehrere Tausend Elektron-Loch-Paare mittels eines Laserstrahls in einem winzigen Bereich eines Halbleiters eingeschlossen. Ersten Experimenten zu Folge sind diese als Exzitonen bezeichneten Paare dort lange genug stabil, um in ein Bose-Einstein-Kondensat überführt werden zu können. Das berichten die Forscher im Fachmagazin Science (Band 303 Seite 503).
Chih-Wie Lai und seine Kollegen benutzten für ihre Experimente eine speziell hergestellte Halbleiterschicht, in der die Elektronen und Löcher der Exzitonen mittels eines Laserstrahls im Raum “festgehalten” werden konnten. So gelang es den Forschern, mehrere Zehntausend Exzitonen in einer Schicht eines Durchmessers von nur etwa zehn Mikrometern einzuschließen. Die geschickte Auswahl der verwendeten Halbleiter sowie eine genaue Justierung des Laserstrahls ermöglichten es zudem, die Elektronen und Löcher voneinander zu trennen. Daher vereinigten sie sich nicht wie im Normalfall schon nach wenigen Sekundenbruchteilen unter der Aussendung von Licht.
Ob die Forscher in ihrem Experiment, das bei einer Temperatur von etwa 10 Grad über dem absoluten Nullpunkt durchgeführt wurde, eine Bose-Einstein Kondensation der Exzitonen erzielt haben, ist zwar nicht völlig eindeutig geklärt. Dennoch stellt ihr Experiment einen großen Erfolg dar ? haben sie doch gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist, Exzitonen für einen längeren Zeitraum in einem kalten Halbleiter “aufbewahren” zu können.
Da Exzitonen viel leichter als Atome sind, sollten sie theoretischen Überlegungen zu Folge schon bei wenigen Grad Kelvin in ein Bose-Einstein-Kondensat übergehen. Atome hingegen müssen auf winzige Bruchteile eines Grades über absolut Null abgekühlt werden, bevor auch sie sich zu einem riesigen Quantenobjekt ? dem Bose-Einstein-Kondensat ? vereinen.
Stefan Maier
