Bose-Einstein-Kondensate ultrakalter Atome können durch das Einbringen von geladenen Ionen zur Bildung von Atomwolken angeregt werden. Diese umgeben die Fremdionen und weisen Durchmesser von bis zu mehreren Mikrometern auf. Darüber berichtet eine Forschergruppe der Universität von Connecticut in Storrs in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters (Band 89, Referenznummer 093001).
Den Berechnungen der Wissenschaftler um Robert Cote zu Folge polarisieren die Fremdionen die sie umgebenden Atome des Bose-Einstein-Kondensats. Die Atome werden daher von den Ionen angezogen. Damit bildet sich ein gebundenes System aus, in dem die Atome das Ion umkreisen ? ein so genanntes “molekulares Ion”. Diese Atomladungswolken weisen nicht nur im Vergleich zu Molekülen riesige Durchmesser auf, sondern sie sind dank der geringen Dichte der Bose-Einstein-Kondensate auch äußerst stabil ? Berechnungen zu Folge über mehrere Millisekunden.
Das Wissenschaftlerteam glaubt, dass die molekularen Ionen zu einem besseren Verständnis physikalischer Vorgänge im Grenzbereich zwischen Atom- und Festkörperphysik führen werden. In einem Experiment könnten die Fremdionen so etwa mittels eines Laserstrahls in ein Bose-Einstein-Kondensat transportiert werden. Noch einfacher wäre es, wenn sich das Kondensat bereits von Anfang an in einer Ionenfalle befinden würde, in die Fremdionen einfach eingebracht werden können.
Geladene Ionen ziehen auch in normalen Gasen Atome aufgrund ihrer elektrischen Ladung an. Aufgrund der um ein Vielfaches höheren Gasdichte kollidieren die Ionen allerdings viel häufiger mit den Gasatomen, was die Bildung molekularer Ionen mit großen Durchmessern verhindert.
Stefan Maier
